半導体装置の製造方法、半導体装置、および電気光学装置
【課題】、ポリシリコン膜に含まれる結晶欠陥を電気的に略不活性化させた場合でも、その後の工程での処理温度が限定されることがなく、かつ、能動層とゲート絶縁層との間に良好な界面を形成することができる半導体装置の製造方法、半導体装置および電気光学装置を提供すること。
【解決手段】半導体装置１０ｔの製造工程では、電界効果型トランジスタ３０ｎの能動層となるシリコン膜１ｓを結晶化させた後、シリコン膜１ｓに酸素プラズマ照射ＯＰを行う酸素プラズマ照射工程と、酸素プラズマ照射工程によりシリコン膜１ｓに形成された表面酸化物１ｒを除去する表面酸化物除去工程とを行う。その後、シリコン膜１ｓをパターニングする。
【解決手段】半導体装置１０ｔの製造工程では、電界効果型トランジスタ３０ｎの能動層となるシリコン膜１ｓを結晶化させた後、シリコン膜１ｓに酸素プラズマ照射ＯＰを行う酸素プラズマ照射工程と、酸素プラズマ照射工程によりシリコン膜１ｓに形成された表面酸化物１ｒを除去する表面酸化物除去工程とを行う。その後、シリコン膜１ｓをパターニングする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界効果型トランジスタを備えた半導体装置の製造方法、該製造方法により得た半導体装置、および該半導体装置を備えた電気光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種の電気光学装置のうち、例えば、液晶装置では、基板の表面に画素電極および電界効果型トランジスタが形成された素子基板（半導体装置）と、対向基板とが対向配置されているとともに、素子基板と対向基板との間に電気光学物質としての液晶が保持されている。このような電気光学装置において、電界効果型トランジスタは、駆動用スイッチング素子や画素スイッチング素子などとして用いられている。
【０００３】
電界効果型トランジスタの能動層となる半導体層は、基板上にシリコン膜を堆積させた後、シリコン膜を結晶化する方法が多用されている。このような能動層の形成方法は、基板上に単結晶シリコン層膜を貼り付けたＳＯＩ構造の基板を用いる方法と比較して液晶装置を廉価に製造することができるという利点がある一方、シリコン膜を結晶化すると、結晶化したシリコン膜（ポリシリコン膜）に結晶欠陥が含まれてしまうという欠点がある。かかる結晶欠陥は、電界効果型トランジスタの能動層内において電子や正孔といったキャリアを捕獲する捕獲準位として働くので、電界効果型トランジスタの性能を低下させてしまう。すなわち、ゲート電極に電圧を印加するとＭＯＳキャパシタ容量によって決まるキャリアが半導体層側に誘起されるが、半導体層側に捕獲準位があると、誘起されたキャリアがこれら捕獲準位に捕獲されて伝導に寄与できない。
【０００４】
そこで、特許文献１では、能動層内の結晶欠陥を終端して電気的に略不活性化することを目的として、能動層となるシリコン膜に対して水素プラズマを照射する技術が提案されている。また、特許文献２には、能動層となるシリコン膜に対して酸素プラズマを照射する技術が提案されている。
【特許文献１】特開平９−１１６１６６号公報
【特許文献２】特開２００３−１２４２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術のように、シリコン膜に水素を導入する方法では、温度が３５０℃程度の熱処理を行なっただけで水素がシリコン膜から抜けてしまい、結晶欠陥の終端に寄与しなくなる。このため、水素プラズマ照射後は、３５０℃よりも低温で電界効果型トランジスタを形成しなければならず、例えば、能動層の上層にゲート絶縁層を形成する場合に、８００℃以上の高温でシリコン膜を熱酸化させる方法を採用することができないという問題点がある。
【０００６】
また、特許文献２に記載の技術のように、酸素プラズマ照射を行うと、シリコン膜の表面に酸化シリコンからなる表面酸化物が形成されてしまい、その後に行われるゲート絶縁層の形成工程において、この表面酸化物がシリコン膜とゲート絶縁層との間に良好なＭＯＳ界面を形成することを妨げるという問題点がある。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ポリシリコン膜に含まれる結晶欠陥を電気的に略不活性化させた場合でも、その後の工程での処理温度が限定されることがなく、かつ、能動層とゲート絶縁層との間に良好な界面を形成することができる半導体装置の製造方法を提供することにある。また、かかる製造方法により得た半導体装置、および該半導体装置を備えた電気光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る半導体装置の製造方法は、電界効果型トランジスタの能動層を形成するためのシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程と、前記シリコン膜に酸素プラズマ照射を行う酸素プラズマ照射工程と、前記酸素プラズマ照射工程により前記シリコン膜表面に形成された表面酸化物を除去する表面酸化物除去工程と、前記シリコン膜表面にゲート絶縁層を形成するゲート絶縁層形成工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明において、前記シリコン膜形成工程の後、前記酸素プラズマ照射工程の前に、前記シリコン膜を結晶化させる結晶化工程を有している構成を採用することができる。本発明において、「結晶化」とは、結晶化工程を行なう前の状態で非晶質、結晶質のいずれの状態にあるかにかかわらず、加熱やレーザ照射により誘起される構造変化により結晶を形成することを意味する。
【００１０】
電界効果型トランジスタの能動層にポリシリコン膜を用いる場合、ポリシリコン膜に結晶欠陥が含まれていると、この結晶欠陥が電界効果型トランジスタの能動層内において電子や正孔といったキャリアを捕獲する捕獲準位として働き、電界効果型トランジスタの性能を低下させてしまう。そこで、本発明では、酸素プラズマ照射工程において、ポリシリコン膜に酸素プラズマ照射してポリシリコン膜に含まれている結晶欠陥を電気的に略不活性化させる。従って、電界効果型トランジスタの性能を向上することができる。また、水素プラズマ照射は、酸素プラズマ照射と略同様な効果を有するが、シリコンと水素との結合力は比較的小さい。このため、水素プラズマ照射の場合、その後の工程で温度が３５０℃程度以上の熱処理を行なうと、水素がシリコン膜から抜けて結晶欠陥を略不活性化する効果が消失してしまう。これに対し、酸素とシリコンとの結合力は、シリコンと水素の結合力と比較して大きいため、酸素プラズマ照射による効果は、その後の工程において温度が６００℃以上、さらには８００℃以上の熱処理を行なった場合でも消失しない。それ故、本発明によれば、電界効果型トランジスタの能動層となる結晶化したシリコン膜に含まれる結晶欠陥を略不活性化させた場合でも、その後の工程での処理温度に対する制約がない。また、酸素プラズマ照射を行なった際、シリコン膜表面に酸化シリコンからなる表面酸化物が形成されてしまい、かかる表面酸化物は、シリコン膜とゲート絶縁層との界面の状態を劣化させる。しかるに本発明では、酸素プラズマ照射によりシリコン膜表面に形成された表面酸化物を表面酸化物除去工程により除去する。このため、シリコン膜とゲート絶縁層との間に良好な界面を形成することができるので、電界効果型トランジスタの特性を向上することができる。
【００１１】
本発明において、前記表面酸化物除去工程では、ウエットエッチングにより前記表面酸化物を除去することが好ましい。ウエットエッチングによれば、ドライエッチングに比較してエッチング選択比が大きいので、他の膜をエッチングすることを防止することができる。
【００１２】
本発明において、前記ゲート絶縁層形成工程の前に、前記酸素プラズマ照射工程と前記表面酸化物除去工程とを交互に複数回繰り返すことが好ましい。本願発明者は、繰り返し行なった検討から、酸素プラズマ照射を行なった際にシリコン膜の表面に表面酸化物が形成されると、それ以降の酸素プラズマ照射の効果が低下してしまうという新たな知見を得ている。従って、酸素プラズマ照射工程と表面酸化物除去工程とを交互に複数回繰り返せば、シリコン膜の表面に表面酸化物が存在しない状態で酸素プラズマ照射を行なうことができるので、酸素プラズマ照射の効果が大である。
【００１３】
本発明において、前記シリコン膜形成工程の前に下側絶縁膜を形成する下側絶縁膜形成工程を行なう場合、前記ゲート絶縁層形成工程の前、前記表面酸化物除去工程の後に、前記シリコン膜をパターニングするパターニング工程を行なうことが好ましい。シリコン膜形成工程の前に下側絶縁膜を形成する下側絶縁膜形成工程を行なうと、シリコン膜が下側絶縁膜の表面に形成されることになる。表面酸化物除去工程の前にシリコン膜に対するパターニング工程を行なうと、表面酸化物除去工程の際、下地絶縁膜の一部もエッチングされてしまい、パターニング後のシリコン膜に近接する位置に凹部が形成されてしまう。かかる凹部が存在すると、ゲート電極（ゲート配線）を形成した際、凹部に起因する断部でゲート配線が断線するおそれがある。しかるに、表面酸化物除去工程の後に、シリコン膜をパターニングすれば、かかる断線の発生を防止することができる。
【００１４】
本発明において、前記ゲート絶縁層形成工程は、前記シリコン膜の表面を熱酸化して熱酸化膜を形成する熱酸化工程を備えていることが好ましい。本発明では、シリコン膜の結晶欠陥を略不活性化するにあたって酸素プラズマ照射を利用したため、その後の工程で高温の熱処理を行なっても、酸素プラズマ照射の効果が消失しない。従って、熱酸化によりゲート絶縁層を形成することができ、熱酸化を利用すれば、能動層とゲート絶縁層との間に良好な界面を形成することができる。
【００１５】
本発明において、前記ゲート絶縁層形成工程は、前記熱酸化工程の後に、前記熱酸化膜の上層に酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜を堆積させるゲート絶縁膜堆積工程を備えていることが好ましい。かかる構成を採用すれば、能動層と熱酸化膜とによって界面を形成した状態で、ゲート絶縁層を所望の膜厚とすることができる。
【００１６】
本発明に係る方法により製造した半導体装置は、液晶装置や有機エレクトロルミネッセンス装置などの電気光学装置の素子基板として用いることができ、かかる素子基板は、前記電界効果型トランジスタを介して配線に電気的に接続する画素電極を備えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００１８】
［半導体装置］
（半導体装置の構造）
図１は、本発明を適用した半導体装置の構造を示す断面図である。図１に示す半導体装置１０ｔは、石英基板や耐熱ガラス基板などの透光性の基板１０ｓ上に電界効果型トランジスタ３０ｎを備えており、本形態では、基板１０ｓとして厚さ１．１ｍｍ程度の石英基板が用いられている。なお、半導体装置１０ｔの種類によっては、基板１０ｓとしては、セラミック基板などを用いてもよい。本形態では、基板１０ｓ上に、所定のパターンの遮光膜１１ｐと、下側絶縁膜としての酸化シリコン膜からなる下地絶縁膜１２ｓとが順に形成されており、下地絶縁膜１２ｓの上層に、電界効果型トランジスタ３０ｎの能動層を構成する半導体層１ｊが島状に形成されている。半導体層１ｊは、アモルファスシリコンを６００℃を超える温度で結晶化させたポリシリコン膜（多結晶シリコン膜）からなる。遮光膜１１ｐは、電界効果型トランジスタ３０ｎに光が入射するのを防止する機能を担っている。なお、遮光膜１１ｐに代えて、下側配線などを形成した場合も略同様な構造となる。
【００１９】
本形態において、電界効果型トランジスタ３０ｎは、島状の半導体層１ｊに対して、高濃度ソース領域１ｔ、低濃度ソース領域１ｕ、チャネル領域１ｈ、低濃度ドレイン領域１ｖ、および高濃度ドレイン領域１ｗが形成されたＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を備えている。半導体層１ｊの表面側にはゲート絶縁層２ｙが形成されており、ゲート絶縁層２ｙの表面にゲート電極３ｓが形成されている。
【００２０】
本形態において、ゲート絶縁層２ｙは２層構造になっており、半導体層１ｊに対する熱酸化膜により形成された下側の第１ゲート絶縁層２１ｙと、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などにより堆積された酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜からなる上側の第２ゲート絶縁層２２ｙとを備えている。本形態では、第２ゲート絶縁層２２ｙとして酸化シリコン膜が用いられている。
【００２１】
電界効果型トランジスタ３０ｎの上層側には、層間絶縁膜７ｓが形成されている。層間絶縁膜７ｓの表面にはソース電極６ｒおよびドレイン電極６ｓが形成され、ソース電極６ｒは、層間絶縁膜７ｓおよびゲート絶縁層２ｙに形成されたコンタクトホール７ｔ、２ｔを介して高濃度ソース領域１ｔに電気的に接続している。ドレイン電極６ｓは、層間絶縁膜７ｓおよびゲート絶縁層２ｙに形成されたコンタクトホール７ｔ、２ｔを介して高濃度ソース領域１ｗに電気的に接続している。
【００２２】
（半導体装置の製造方法）
図２〜図５は、本発明を適用した半導体装置１０ｔの製造方法の要部を示す工程断面図である。なお、電界効果型トランジスタ３０ｎは、Ｎチャネル型およびＰチャネル型のいずれの導電型であってもよいが、以下の説明では、電界効果型トランジスタ３０ｎをＮチャネル型として構成する場合を説明する。
【００２３】
本形態の半導体装置１０ｔを製造するにあたっては、まず、図２（ａ）に示すように、まず、基板１０ｓの表面の全面に遮光膜１１ｓを形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ技術により遮光膜１１ｓをパターニングし、電界効果型トランジスタ３０ｎを形成すべき領域に島状の遮光膜１１ｐを形成する。遮光膜１１ｓは、タングステンシリサイド膜をスパッタリング法で堆積させたものである。遮光膜１１ｓの膜厚は１００〜４００ｎｍの範囲であればよく、本例では、２００ｎｍ程度としてある。遮光膜１１ｓとしては、モリブデンやタングステンやタンタルなどの高融点金属、或いは、多結晶シリコンやモリブデンシリサイドなどのシリコン膜やシリサイド膜を用いることもできる。遮光膜１１ｓの成膜方法については、スパッタリング法の他、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、電子ビーム加熱蒸着法などを用いることができる。
【００２４】
次に、図２（ｃ）に示す下側絶縁膜形成工程において、遮光膜１１ｐの表面および基板１０ｓの表面を覆うように下地絶縁膜１２ｓを形成する。本形態において、下地絶縁膜１２ｓは、プラズマＣＶＤ法で成膜した酸化シリコン膜である。
【００２５】
次に、図２（ｄ）〜図４（ａ）を参照して説明する以下の工程により、遮光膜１１ｐが形成されている領域上に、電界効果型トランジスタ３０ｎの能動層を構成するための島状の半導体層１ｊを形成する。
【００２６】
かかる半導体層１ｊの形成工程では、まず、図２（ｄ）に示すシリコン膜形成工程において、下地絶縁膜１２ｓの表面に、減圧気相化学成長法やプラズマＣＶＤ法により、アモルファスのシリコン膜１ｓを堆積させる。シリコン膜１ｓの膜厚は５０ｎｍから７０ｎｍである。
【００２７】
次に、結晶化工程において、非酸化雰囲気中で６００℃から７００℃程度の温度でアモルファスのシリコン膜１ｓに熱処理を行なって、シリコン膜１ｓをポリシリコン膜に結晶化させる。本形態では、かかる熱処理として、６４０℃の窒素雰囲気中にて４時間の熱処理を行なう。
【００２８】
次に、図３（ａ）に示す酸素プラズマ照射工程において、シリコン膜１ｓに対して酸素プラズマ照射ＯＰを行い、結晶化させたシリコン膜１ｓに含まれる結晶欠陥を電気的に終端させて略不活性化する。酸素プラズマ照射ＯＰは、基板１０ｓを１５０℃から４００℃に加熱した状態で５分間から２０分間行なう。酸素プラズマは、平行平板型のプラズマ発生装置に酸素ガスを供給して、酸素雰囲気圧力を４０Ｐａから１００Ｐａ、ＲＦパワーを４００Ｗから１５００Ｗとした状態で発生させる。
【００２９】
かかる酸素プラズマ照射ＯＰを行なうと、図３（ｂ）に示すように、シリコン膜１ｓの表面には、酸化シリコンからなる不必要な表面酸化物１ｒが形成される。従って、本形態では、表面酸化物１ｒを除去する表面酸化物除去工程を行なう。本形態では、１〜２％に希釈したフッ化水素酸水溶液に、シリコン膜１ｓを３０秒間程接触させて、図３（ｃ）に示すように、シリコン膜１ｓの表面から表面酸化物１ｒを除去する。なお、表面酸化物除去工程では、上記のウエットエッチングに代えて、ドライエッチングを行なってもよい。
【００３０】
本形態では、図３（ａ）〜（ｆ）に示すように、酸素プラズマ照射工程と表面酸化物除去工程とを交互に２回ずつ行なう。すなわち、酸素プラズマ照射ＯＰによって形成された表面酸化物１ｒを除去した後に、再度、酸素プラズマ照射ＯＰを行ない、しかる後に、再び表面酸化物１ｒを除去する。
【００３１】
次に、図４（ａ）に示すパターニング工程において、フォトリソグラフィ技術によりシリコン膜１ｓをパターニングし、島状の半導体層１ｊを形成する。かかるパターニング工程では、ウエットエッチングおよびドライエッチングのいずれを用いてもよい。
【００３２】
次に、図４（ｂ）、（ｃ）を参照して説明するゲート絶縁膜形成工程を行なう。本形態では、ゲート絶縁膜形成工程において、まず、図４（ｂ）に示す熱酸化工程において、酸化雰囲気中で半導体層１ｊの表面を８００℃から１０００℃程度の温度に加熱して、半導体層１ｊの表面を熱酸化膜してなる第１ゲート絶縁層２１ｙ（酸化シリコン膜）を形成する。次に、図４（ｃ）に示すゲート絶縁膜堆積工程において、プラズマＣＶＤ法などにより、第１ゲート絶縁層２１ｙおよび下地絶縁膜１２ｓの表面に酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜からなる第２ゲート絶縁層２２ｙを形成する。本形態では、第２ゲート絶縁層２２ｙとして酸化シリコン膜を形成する。
【００３３】
かかる方法によれば、所望の厚さのゲート絶縁層２ｙを形成することができる。また、ゲート絶縁膜形成工程の熱酸化工程において、ポリシリコン膜からなる半導体層１ｊを長時間熱酸化させると、半導体層１ｊの表面に多数の凸部が形成されるので、第１ゲート絶縁層２１ｙの形成にあたっては、半導体層１ｊの熱酸化を短時間で行い、良好な界面を形成する。本例では、熱酸化工程では、９３０℃で１０分間程度の熱酸化により半導体層１ｊに表面に膜厚約１０ｎｍの第１ゲート絶縁層２１ｙを形成する。そして、ゲート絶縁膜堆積工程では、膜厚が１５ｎｍ程度の酸化シリコン膜（第２ゲート絶縁層２２ｙ）をＣＶＤ法により堆積することにより、膜厚が２５ｎｍ程度のゲート絶縁層２ｙを形成する。
【００３４】
次に、図４（ｄ）に示すように、ゲート絶縁層２ｙ上にゲート電極３ｓを形成する。かかるゲート電極３ｓを形成するにあたっては、不純物をドープした多結晶シリコンやタンタルなどの金属からなる導電膜を形成した後、この導電膜をパターニングする。導電膜の形成には、例えば、ＣＶＤ法やスパッタリング法が用いられる。なお、ゲート電極３ｓのパターニング時に、このゲート電極３ｓから延在する配線も併せてパターニング形成する。
【００３５】
次に、図５（ａ）に示すように、ゲート電極３ｓをマスクとして、ゲート電極３ｓの両側から半導体層１ｊにリン（Ｐ）などのＮ型の不純物を低濃度で導入し、低濃度不純物導入領域（低濃度ソース領域１ｕおよび低濃度ドレイン領域１ｖ）を形成する。次に、ゲート電極３ｓの側壁に形成した不図示のサイドウォール膜をマスクにして、リンなどのＮ型の不純物を高濃度で導入して、高濃度不純物導入領域（高濃度ソース領域１ｔおよび高濃度ドレイン領域１ｗ）を形成する。かかる不純物導入工程で不純物が導入されなかった領域はチャネル領域１ｈとなる。高濃度の不純物を導入するにあたっては、ゲート電極３ｓを広めに覆うレジストマスクを用いてもよい。また、斜めインプラ法などを用いて不純物を導入してもよい。
【００３６】
次に、図５（ｂ）に示すように、ゲート電極３ｓの上層側に層間絶縁膜７ｓとして、酸化シリコン膜をＰＥＣＶＤ（Plasma-Enhanced ＣＶＤ）法で５００ｎｍ程度堆積する。次に、８５０℃程度の温度で熱処理を行ない、不純物導入領域（低濃度ソース領域１ｕ、低濃度ドレイン領域１ｖ、高濃度ソース領域１ｔおよび高濃度ドレイン領域１ｗ）中の不純物を活性化させる。
【００３７】
次に、図５（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて層間絶縁膜７ｓにおいて、高濃度ソース領域１ｔおよび高濃度ドレイン領域１ｗと重なる領域の層間絶縁膜７ｓおよびゲート絶縁層２ｙをエッチングし、コンタクトホール７ｔ、２ｔを形成する。次に、コンタクトホール７ｔ、２ｔ内を含む層間絶縁膜７ｓ上に、アルミニウム、タングステンなどの金属をスパッタリング法などで堆積させて導電膜を形成する。次に、この導電膜をパターニングして、ソース電極６ｒ、ドレイン電極６ｓ、および配線を形成する。
【００３８】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本実施の形態の半導体装置１０ｔの製造工程では、結晶化工程により多結晶化させたシリコン膜１ｓに対して酸素プラズマ照射ＯＰを行うため、酸素プラズマがシリコン膜に含まれている結晶欠陥に作用して、シリコン膜１ｓ中の結晶欠陥を電気的に略不活性化することができる。このため、電界効果型トランジスタ３０ｎの能動層（半導体層１ｊ）において、結晶欠陥が電子や正孔といったキャリアを捕獲するのを防止、あるいは抑制することができるので、電界効果型トランジスタ３０ｎの性能を向上することができる。
【００３９】
図６は、シリコン膜１ｓに対して酸素プラズマ照射工程を行なった場合の効果を示す説明図であり、図６（ａ）は、シリコン膜１ｓに対して酸素プラズマ照射工程を行なった場合の電界効果型トランジスタのオン電流分布を示すグラフであり、図６（ｂ）は、酸素プラズマ照射工程を行なわなかった場合のオン電流分布を示すグラフである。図６に示す結果は、ドレイン電圧５Ｖ、ゲート電圧５Ｖの時にソース・ドレイン間を流れる電流である。
【００４０】
例えば、図６（ａ）に示すように、シリコン膜１ｓに対して酸素プラズマ照射ＯＰを行なった場合の電界効果型トランジスタ３０ｎのオン電流のばらつきは約９％であり、小さい。これに対して、図６（ｂ）に示すように、これに対して、シリコン膜１ｓに対して酸素プラズマ照射ＯＰを行なわない場合の電界効果型トランジスタのオン電流のばらつきは約２０％であり、大きい。このように、本形態によれば、電界効果型トランジスタのオン電流のばらつきを大幅に抑制できる。
【００４１】
また、本形態は、酸素プラズマ照射ＯＰによってシリコン膜１ｓの表面に形成された表面酸化物１ｒを除去する酸化シリコン膜除去工程を行なうため、ゲート絶縁層形成工程においては、表面酸化物１ｒを除去した清浄な半導体層１ｊの表面に対して熱酸化を行ない、第１ゲート絶縁層２１ｙを形成する。このため、半導体層１ｊとゲート絶縁層２ｙとの間に良好な界面を形成することができる。
【００４２】
また、シリコン膜１ｓをパターニングして島状の半導体層１ｊを形成する際、シリコン膜１ｓの表面に表面酸化物１ｒが存在しないので、シリコン膜１ｓのエッチングを良好に行なうことができる。
【００４３】
さらに、本形態では、ゲート絶縁層形成工程の前に、酸素プラズマ照射工程と表面酸化物除去工程とを交互に２回繰り返している。このため、図７を参照して以下に説明するように、結晶欠陥を略不活性化させる効果が高い。
【００４４】
図７は、シリコン膜１ｓに対して酸素プラズマ照射を行なった際の照射時間とシリコン膜１ｓの電気伝導率との関係を示すグラフである。図７に示す結果は、結晶化した後のシリコン膜１ｓに対してリンをドープして酸素プラズマ照射ＯＰを行った際の電気伝導率変化である。
【００４５】
図７に示す結果において、曲線ＬＡで示す結果は、酸素プラズマ照射ＯＰを連続して行なったときのシリコン膜１ｓの電気伝導率である。図７において、点ＰＢで示す結果は、酸素プラズマ照射ＯＰを１０分行った後にフッ化水素酸水溶液により表面酸化物１ｒを除去し、再度、酸素プラズマ照射ＯＰを１０分行ったときのシリコン膜１ｓの電気伝導率である。図７において、点ＰＣで示す結果は、酸素プラズマ照射ＯＰを２０分行った後にフッ化水素酸水溶液により表面酸化物１ｒを除去し、再度、酸素プラズマ照射ＯＰを２０分行ったときのシリコン膜１ｓの電気伝導率である。
【００４６】
図７に曲線ＬＡで示す結果から分るように、シリコン膜１ｓに酸素プラズマ照射ＯＰを行なうと、電気伝導率が向上しており、酸素プラズマ照射ＯＰの効果が認められる。しかし、シリコン膜１ｓに酸素プラズマ照射ＯＰを連続して行なうと、照射時間が２０分以上の条件では、照射時間を延長しても、電気伝導率の向上度合いが鈍化する。
【００４７】
これに対して、図７に点ＰＢで示すように、酸素プラズマ照射ＯＰを１０分間行った後にフッ化水素酸水溶液により表面酸化物１ｒを除去し、再度、酸素プラズマ照射ＯＰを１０分間行った場合には、プラズマ照射を２０分間連続して行なったときの曲線ＬＡで示す結果に比較して、電気伝導率が著しく向上している。また、図７に点ＰＣで示すように、酸素プラズマ照射ＯＰを２０分間行った後にフッ化水素酸水溶液により表面酸化物１ｒを除去し、再度、酸素プラズマ照射ＯＰを２０分間行った場合には、プラズマ照射を４０分間連続して行なったときの曲線ＬＡで示す結果に比較して、電気伝導率が著しく向上している。
【００４８】
このように、酸素プラズマ照射ＯＰを行なった場合、シリコン膜１ｓ内に含まれている結晶欠陥を電気的に略不活性化させる作用が、酸素プラズマ照射ＯＰによってシリコン膜１ｓの表面に形成される表面酸化物１ｒによって妨げられていることが分る。従って、酸素プラズマ照射ＯＰによって形成された表面酸化物１ｒを一旦除去した後に、再度、シリコン膜１ｓに酸素プラズマ照射ＯＰを行えば、表面酸化物１ｒによる影響を解消することができるので、シリコン膜１ｓの結晶欠陥を効率よく電気的に略不活性化することができる。
【００４９】
また、本形態では、酸素プラズマ照射ＯＰにより、シリコン膜１ｓの結晶欠陥を略不活性化するため、水素プラズマを利用した場合と違って、その後の工程で高温の熱処理を行なっても、酸素プラズマ照射ＯＰによる効果が消失しない。このため、ゲート絶縁層形成工程では、８００℃以上の温度でシリコン膜１ｓ（シリコン膜）の表面を熱酸化させて第１ゲート絶縁層２１ｙを形成することができる。また、８００℃以上の温度での熱酸化であれば、熱酸化工程が短時間で済むため、半導体層１ｊの表面に凸部が発生しない。それ故、半導体層１ｊとゲート絶縁層２ｙの間に良好な界面を形成することができる。
【００５０】
さらに、ゲート絶縁層形成工程では、熱酸化膜からなる第１ゲート絶縁層２１ｙの上層に堆積法によって酸化シリコン膜からなる第２ゲート絶縁層２２ｙを形成する。このため、熱酸化時間を短くした場合でも、ゲート絶縁層２ｙを所望の膜厚にすることができる。
【００５１】
［別の実施の形態］
図８は、本発明を適用した半導体装置１０ｔの製造方法において、シリコン膜１ｓに対するパターニング工程を表面酸化物除去工程の前に行なった場合に半導体層１ｊ周辺の構造に及ぼす影響を示す説明図である。
【００５２】
上記実施の形態では、シリコン膜１ｓに対するパターニング工程を表面酸化物除去工程の後に行っているが、シリコン膜１ｓをパターニングして半導体層１ｊを得た後、酸素プラズマ照射工程および表面酸化物除去工程を行ってもよい。
【００５３】
但し、シリコン膜１ｓをパターニングした後、表面酸化物除去工程を行なうと、フッ化水素酸水溶液によって半導体層１ｊの表面酸化物１ｒを除去した際、図８に示すように、半導体層１ｊから露出する下地絶縁膜１２ｓも同時にエッチングされて、半導体層１ｊと隣接する部分に段部１２ｅが発生するおそれがある。かかる段部１２ｅが形成されると、後工程でゲート電極３ｓおよびそれから延在するゲート線を形成した際、ゲート線が段部１２ｅで断線するおそれがある。従って、酸素プラズマ照射工程および表面酸化物除去工程については、シリコン膜１ｓに対するパターニング工程を行なう前、すなわち、下地絶縁膜１２ｓが露出していない状態で実施することが好ましい。
【００５４】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、酸素プラズマ照射工程と表面酸化物除去工程とを交互に２回繰り返しているが、これらの各工程は、少なくとも１回行われればよい。また、酸素プラズマ照射工程と表面酸化物除去工程とを交互に３回以上繰り返してもよい。
【００５５】
上記実施の形態では、本形態の電界効果型トランジスタはＮ型であるが、Ｐ型の電界効果型トランジスタを製造する際にも、シリコン膜を結晶化させる結晶化工程の後に酸素プラズマ照射工程および表面酸化物除去工程を行なえば、電界効果型トランジスタの性能を向上することができる。
【００５６】
上記実施の形態では、第２ゲート絶縁層２２ｙが酸化シリコン膜であったが、窒化シリコン膜であってもよい。また、上記実施の形態において、下地絶縁膜１２ｓは、酸化シリコン膜であったが、窒化シリコン膜であってもよい。
【００５７】
上記実施の形態では、ゲート絶縁層２ｙを熱酸化膜からなる第１ゲート絶縁層２１ｙと、堆積させた酸化シリコン膜からなる第２ゲート絶縁層２２ｙの２層構造としたが、熱酸化膜からなる第１ゲート絶縁層２１ｙのみによってゲート絶縁層２ｙを構成してもよい。
【００５８】
［電気光学装置への適用］
図１〜図８を参照して説明した半導体装置およびその製造方法は、例えば、以下に説明する液晶装置などといった電気光学装置の素子基板およびその製造方法として用いることができる。すなわち、以下に説明する電気光学装置の素子基板は、基板上に電界効果型トランジスタが形成された半導体装置として構成されるので、本発明を適用することができる。
【００５９】
（全体構成）
図９は、本発明を適用した電気光学装置（液晶装置）の電気的構成を示すブロック図である。図９に示す電気光学装置１００は液晶パネル１００ｐを有しており、その中央領域に複数の画素１００ａがマトリクス状に配列された画素領域１０ｂを備えている。
【００６０】
かかる液晶パネル１００ｐにおいて、後述する素子基板１０には、画素領域１０ｂの内側で複数本のデータ線６ａおよび複数本の走査線３ａが縦横に延びており、それらの交点に対応する位置に画素１００ａが構成されている。複数の画素１００ａの各々には、画素スイッチング素子としての電界効果型トランジスタ３０および画素電極９ａが形成されている。電界効果型トランジスタ３０のソースにはデータ線６ａが電気的に接続され、電界効果型トランジスタ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続され、電界効果型トランジスタ３０のドレインには画素電極９ａが電気的に接続されている。
【００６１】
素子基板１０において、画素領域１０ｂの外側領域には走査線駆動回路１０４およびデータ線駆動回路１０１が構成されている。データ線駆動回路１０１は各データ線６ａの一端に電気的に接続しており、不図示の画像処理回路から供給される画像信号を各データ線６ａに順次供給する。走査線駆動回路１０４は、各走査線３ａに電気的に接続しており、走査信号を各走査線３ａに順次供給する。
【００６２】
各画素１００ａにおいて、画素電極９ａは、後述する対向基板に形成された共通電極と液晶を介して対向し、液晶容量５０ａを構成している。また、各画素１００ａには、液晶容量５０ａで保持される画像信号がリークするのを防ぐために、液晶容量５０ａと並列に保持容量６０が付加されている。本形態では、保持容量６０を構成するために、走査線３ａと並列するように容量線３ｂが形成されており、かかる容量線３ｂは共通電位線に接続され、所定の電位に保持されている。なお、保持容量６０は前段の走査線３ａとの間に形成される場合もある。
【００６３】
（液晶パネルおよび素子基板の構成）
図１０（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電気光学装置１００の液晶パネル１００ｐを各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、電気光学装置１００の液晶パネル１００ｐでは、所定の隙間を介して素子基板１０と対向基板２０とが所定の隙間を介してシール材１０７によって貼り合わされており、シール材１０７は対向基板２０の縁に沿うように配置されている。シール材１０７は、光硬化樹脂や熱硬化性樹脂などからなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。
【００６４】
素子基板１０において、シール材１０７の外側領域では、素子基板１０の一辺に沿ってデータ線駆動回路１０１および複数の端子１０２が形成されており、この一辺に隣接する一辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、素子基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための上下導通材１０９が形成されている。
【００６５】
詳しくは後述するが、素子基板１０には、画素電極９ａがマトリクス状に形成されている。これに対して、対向基板２０には、シール材１０７の内側領域に遮光性材料からなる額縁１０８が形成され、その内側が画像表示領域１０ａとされている。また、対向基板２０では、素子基板１０の画素電極９ａの縦横の境界領域と対向する領域にブラックマトリクス、あるいはブラックストライプなどと称せられる遮光膜２３が形成され、その上層側には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜からなる共通電極２５が形成されている。なお、画素領域１０ｂには、額縁１０８と重なる領域にダミーの画素が構成される場合があり、この場合、画素領域１０ｂのうち、ダミー画素を除いた領域が画像表示領域１０ａとして利用されることになる。
【００６６】
このように形成した電気光学装置１００は、後述するモバイルコンピュータ、携帯電話機、液晶テレビ、投射型表示装置などといった電子機器のカラー表示装置として用いることができ、この場合、対向基板２０には、カラーフィルタ（図示せず）や保護膜が形成される。また、対向基板２０および素子基板１０の光入射側の面あるいは光出射側には、使用する液晶５０の種類、すなわち、ＴＮ（ツイステッドネマティック）モード、ＳＴＮ（スーパーＴＮ）モード等々の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の向きに配置される。
【００６７】
電気光学装置１００は、透過型に限らず、反射型および半透過反射型として構成される場合があり、この場合、例えば、素子基板１０には光反射層が形成される。電気光学装置１００は、後述する投射型表示装置（液晶プロジェクタ）において、ＲＧＢ用のライトバルブとして用いることができる。この場合、ＲＧＢ用の各電気光学装置１００の各々には、ＲＧＢ色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された各色の光が投射光として各々入射されることになるので、カラーフィルタは形成されない。また、対向基板２０に対して、各画素に対応するようにマイクロレンズを形成すれば、入射光の画素電極９ａに対する集光効率を高めることができるので、明るい表示を行うことができる。さらにまた、対向基板２０に何層もの屈折率の異なる干渉層を積層することにより、光の干渉作用を利用して、ＲＧＢ色をつくり出すダイクロイックフィルタを形成してもよい。このダイクロイックフィルタ付きの対向基板によれば、より明るいカラー表示を行うことができる。
【００６８】
（各画素の構成）
図１１（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電気光学装置１００に用いた素子基板１０において相隣接する画素の平面図、およびそのＡ−Ａ′線に相当する位置で電気光学装置１００を切断したときの断面図である。
【００６９】
図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、素子基板１０には、石英基板や耐熱ガラス基板などからなる透光性基板１０ｄの表面に、所定形状に形成された遮光膜１１と、シリコン酸化膜などからなる下地絶縁膜１２が形成されているとともに、その表面側にはＮ型の電界効果型トランジスタ３０が形成されている。電界効果型トランジスタ３０は、結晶化したポリシリコン層からなる島状の半導体層１ａに対して、チャネル領域１ｇ、低濃度ソース領域１ｂ、高濃度ソース領域１ｄ、低濃度ドレイン領域１ｃ、および高濃度ドレイン領域１ｅが形成されたＬＤＤ構造を備えている。また、半導体層１ａの表面側にゲート絶縁層２ｙが形成されており、ゲート絶縁層２ｙの表面にゲート電極（走査線３ａ）が形成されている。なお、チャネル領域１ｇは必要に応じてチャネルドープされている。
【００７０】
ここで、電界効果型トランジスタ３０および半導体層１ａは各々、図１〜８を参照して説明した電界効果型トランジスタ３０ｎおよび半導体層１ｊに相当する。
【００７１】
電界効果型トランジスタ３０の上層側には、層間絶縁膜７、８が形成されている。層間絶縁膜７の表面にはデータ線６ａおよびドレイン電極６ｂが形成され、データ線６ａは、層間絶縁膜７に形成されたコンタクトホール７ａを介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続している。また、ドレイン電極６ｂは、層間絶縁膜７に形成されたコンタクトホール７ｂを介して高濃度ドレイン領域１ｅに電気的に接続している。層間絶縁膜８の表面にはＩＴＯ膜からなる画素電極９ａが形成されている。画素電極９ａは、層間絶縁膜８に形成されたコンタクトホール８ａを介してドレイン電極６ｂに電気的に接続している。画素電極９ａの表面側にはポリイミド膜からなる配向膜１６が形成されている。また、高濃度ドレイン領域１ｅからの延設部分１ｆ（下電極）に対しては、ゲート絶縁層２ｙと同時形成された絶縁層（誘電体膜）を介して、走査線３ａと同層の容量線３ｂが上電極として対向することにより、保持容量６０が構成されている。
【００７２】
このように構成した素子基板１０と対向基板２０とは、画素電極９ａと共通電極２５とが対面するように配置され、かつ、これらの基板間には、前記のシール材１０７（図７（ａ）、（ｂ）参照）により囲まれた空間内に電気光学物質としての液晶５０が封入されている。液晶５０は、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で配向膜１６、２４により所定の配向状態をとる。液晶５０は、例えば一種または数種のネマティック液晶を混合したものなどからなる。
【００７３】
このような電気光学装置１００では、表示に寄与する画素電極９ａの面積を大きくするために、画素スイッチング素子としての電界効果型トランジスタ３０のサイズを小さくする必要がある。このため、電界効果型トランジスタ３０のチャネルの大きさと半導体層１ａを形成するシリコンの結晶粒の大きさが同程度になり、個々の電界効果型トランジスタ３０毎に半導体層１ａに含まれる結晶欠陥の数にばらつきが生じる。かかるばらつきは、電界効果型トランジスタ３０の特性ばらつきや、特性低下の原因となる。しかるに本発明では、図１〜図８を参照して説明したように、電界効果型トランジスタ３０の製造工程で酸素プラズマ照射ＯＰを行うことにより結晶欠陥を電気的に略不活性化させているので、り、電界効果型トランジスタ３０の特性ばらつきや、特性低下が発生しない。また、半導体層１ａでは、酸素プラズマ照射ＯＰにより形成された表面酸化物１ｒ（図３参照）が除去されている。このため、半導体層１ａとゲート絶縁層２ｙとの間に良好な界面を形成することができるので、電界効果型トランジスタ３０の特性を向上することができる。
【００７４】
また、電界効果型トランジスタ３０ｎの半導体層１ａの下層側には遮光膜１１が形成されているので、半導体層１ａに対して光の侵入が防止されている。従って、迷光強度の強い高輝度光源を用いる場合でも、光の影響を受けることなく、安定して動作する電気光学装置となる。
【００７５】
［半導体装置のその他の構成例］
上記形態では、本発明に係る電気光学装置として液晶装置を例に説明したが、有機エレクトロルミネッセンス装置でも、電界効果型トランジスタが画素スイッチング素子として用いられていることから、本発明に係る半導体装置は、有機エレクトロルミネッセンス装置の素子基板として用いてもよい。また、本発明に係る半導体装置は、上記の電気光学装置の他、撮像装置に用いる素子基板などとして用いることもできる。
【００７６】
［電子機器への搭載例］
図１２および図１３は、本発明を適用した電気光学装置を用いた電子機器の説明図である。まず、本発明に係る電気光学装置１００を透過型の液晶装置として構成した場合、図１２（ａ）に示す投射型表示装置のライトバルブとして用いることができる。また、図１２（ａ）に示す投射型表示装置は、図１２（ｂ）に示すリア型プロジェクタなどに用いることができる。
【００７７】
図１２（ａ）に示す投射型表示装置１１０は、光源１１２、ダイクロイックミラー１１３、１１４、およびリレー系１２０などを備えた光源部１４０と、液晶ライトバルブ１１５〜１１７（透過型の電気光学装置１００）と、クロスダイクロイックプリズム１１９（合成光学系）と、投射光学系１１８とを備えている。
【００７８】
光源１１２は、赤色光、緑色光および青色光を含む光を供給する超高圧水銀ランプで構成されている。ダイクロイックミラー１１３は、光源１１２からの赤色光を透過させると共に緑色光および青色光を反射する構成となっている。また、ダイクロイックミラー１１４は、ダイクロイックミラー１１３で反射された緑色光および青色光のうち青色光を透過させると共に緑色光を反射する構成となっている。このように、ダイクロイックミラー１１３、１１４は、光源１１２から出射した光を赤色光と緑色光と青色光とに分離する色分離光学系を構成する。
【００７９】
ここで、ダイクロイックミラー１１３と光源１１２との間には、インテグレータ１２１および偏光変換素子１２２が光源１１２から順に配置されている。インテグレータ１２１は、光源１１２から照射された光の照度分布を均一化する構成となっている。また、偏光変換素子１２２は、光源１１２からの光を例えばｓ偏光のような特定の振動方向を有する偏光にする構成となっている。
【００８０】
液晶ライトバルブ１１５は、ダイクロイックミラー１１３を透過して反射ミラー１２３で反射した赤色光を画像信号に応じて変調する透過型の電気光学装置である。液晶ライトバルブ１１５は、λ／２位相差板１１５ａ、第１偏光板１１５ｂ、液晶パネル１１５ｃおよび第２偏光板１１５ｄを備えている。ここで、液晶ライトバルブ１１５に入射する赤色光は、ダイクロイックミラー１１３を透過しても光の偏光は変化しないことから、ｓ偏光のままである。
【００８１】
λ／２位相差板１１５ａは、液晶ライトバルブ１１５に入射したｓ偏光をｐ偏光に変換する光学素子である。また、第１偏光板１１５ｂは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる偏光板である。そして、液晶パネル１１５ｃは、ｐ偏光を画像信号に応じた変調によってｓ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。さらに、第２偏光板１１５ｄは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる偏光板である。したがって、液晶ライトバルブ１１５は、画像信号に応じて赤色光を変調し、変調した赤色光をクロスダイクロイックプリズム１１９に向けて射出する構成となっている。
【００８２】
なお、λ／２位相差板１１５ａおよび第１偏光板１１５ｂは、偏光を変換させない透光性のガラス板１１５ｅに接した状態で配置されており、λ／２位相差板１１５ａおよび第１偏光板１１５ｂが発熱によって歪むのを回避することができる。
【００８３】
液晶ライトバルブ１１６は、ダイクロイックミラー１１３で反射した後にダイクロイックミラー１１４で反射した緑色光を画像信号に応じて変調する透過型の電気光学装置である。そして、液晶ライトバルブ１１６は、液晶ライトバルブ１１５と同様に、第１偏光板１１６ｂ、液晶パネル１１６ｃおよび第２偏光板１１６ｄを備えている。液晶ライトバルブ１１６に入射する緑色光は、ダイクロイックミラー１１３、１１４で反射されて入射するｓ偏光である。第１偏光板１１６ｂは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる偏光板である。また、液晶パネル１１６ｃは、ｓ偏光を画像信号に応じた変調によってｐ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。そして、第２偏光板１１６ｄは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる偏光板である。したがって、液晶ライトバルブ１１６は、画像信号に応じて緑色光を変調し、変調した緑色光をクロスダイクロイックプリズム１１９に向けて射出する構成となっている。
【００８４】
液晶ライトバルブ１１７は、ダイクロイックミラー１１３で反射し、ダイクロイックミラー１１４を透過した後でリレー系１２０を経た青色光を画像信号に応じて変調する透過型の電気光学装置である。そして、液晶ライトバルブ１１７は、液晶ライトバルブ１１５、１１６と同様に、λ／２位相差板１１７ａ、第１偏光板１１７ｂ、液晶パネル１１７ｃおよび第２偏光板１１７ｄを備えている。ここで、液晶ライトバルブ１１７に入射する青色光は、ダイクロイックミラー１１３で反射してダイクロイックミラー１１４を透過した後にリレー系１２０の後述する２つの反射ミラー１２５ａ、１２５ｂで反射することから、ｓ偏光となっている。
【００８５】
λ／２位相差板１１７ａは、液晶ライトバルブ１１７に入射したｓ偏光をｐ偏光に変換する光学素子である。また、第１偏光板１１７ｂは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる偏光板である。そして、液晶パネル１１７ｃは、ｐ偏光を画像信号に応じた変調によってｓ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。さらに、第２偏光板１１７ｄは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる偏光板である。したがって、液晶ライトバルブ１１７は、画像信号に応じて青色光を変調し、変調した青色光をクロスダイクロイックプリズム１１９に向けて射出する構成となっている。なお、λ／２位相差板１１７ａおよび第１偏光板１１７ｂは、ガラス板１１７ｅに接した状態で配置されている。
【００８６】
リレー系１２０は、リレーレンズ１２４ａ、１２４ｂと反射ミラー１２５ａ、１２５ｂとを備えている。リレーレンズ１２４ａ、１２４ｂは、青色光の光路が長いことによる光損失を防止するために設けられている。ここで、リレーレンズ１２４ａは、ダイクロイックミラー１１４と反射ミラー１２５ａとの間に配置されている。また、リレーレンズ１２４ｂは、反射ミラー１２５ａ、１２５ｂの間に配置されている。反射ミラー１２５ａは、ダイクロイックミラー１１４を透過してリレーレンズ１２４ａから出射した青色光をリレーレンズ１２４ｂに向けて反射するように配置されている。また、反射ミラー１２５ｂは、リレーレンズ１２４ｂから出射した青色光を液晶ライトバルブ１１７に向けて反射するように配置されている。
【００８７】
クロスダイクロイックプリズム１１９は、２つのダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂをＸ字型に直交配置した色合成光学系である。ダイクロイック膜１１９ａは青色光を反射して緑色光を透過する膜であり、ダイクロイック膜１１９ｂは赤色光を反射して緑色光を透過する膜である。したがって、クロスダイクロイックプリズム１１９は、液晶ライトバルブ１１５〜１１７のそれぞれで変調された赤色光と緑色光と青色光とを合成し、投射光学系１１８に向けて射出するように構成されている。
【００８８】
なお、液晶ライトバルブ１１５、１１７からクロスダイクロイックプリズム１１９に入射する光はｓ偏光であり、液晶ライトバルブ１１６からクロスダイクロイックプリズム１１９に入射する光はｐ偏光である。このようにクロスダイクロイックプリズム１１９に入射する光を異なる種類の偏光としていることで、クロスダイクロイックプリズム１１９において各液晶ライトバルブ１１５〜１１７から入射する光を有効に合成できる。ここで、一般に、ダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂはｓ偏光の反射特性に優れている。このため、ダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂで反射される赤色光および青色光をｓ偏光とし、ダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂを透過する緑色光をｐ偏光としている。投射光学系１１８は、投影レンズ（図示略）を有しており、クロスダイクロイックプリズム１１９で合成された光をスクリーン１１１に投射するように構成されている。
【００８９】
図１２（ｂ）に示すように、投射型表示装置１１０をリア型プロジェクタ２００に搭載した場合には、反射鏡２０１、２０２によりスクリーン２０３に画像が表示される。リア型プロジェクタ２００では、液晶ライトバルブ１１５、１１６、１１７に侵入する光の強度が極めて高いので、その迷光の強度は高い。しかるに本発明の電気光学装置１００では、電界効果型トランジスタ３０ｎの半導体層１ａの下層側には遮光膜１１が形成されているので、半導体層１ａに対して迷光の侵入が防止されている。従って、迷光強度の強い高輝度光源を用いた場合でも、安定した動作を得ることができる。また、電界効果型トランジスタ３０に性能のばらつきや、特性の低下がないので、出力画像の高画質化を実現することができる。
【００９０】
次に、本発明に係る電気光学装置１００を反射型の液晶装置として構成した場合、図１３（ａ）に示す投射型表示装置のライトバルブとして用いることができる。また、本発明に係る電気光学装置１００は、図１３（ｂ）、（ｃ）に示す直視型表示装置として利用することもきる。
【００９１】
図１３（ａ）に示す投射型表示装置１０００は、システム光軸Ｌに沿って配置した光源部８１０、インテグレータレンズ８２０および偏光変換素子８３０を備えた偏光照明装置８００と、この偏光照明装置８００から出射されたＳ偏光光束をＳ偏光光束反射面８４１により反射させる偏光ビームスプリッタ８４０と、偏光ビームスプリッタ８４０のＳ偏光光束反射面８４１から反射された光のうち、青色光（Ｂ）の成分を分離するダイクロイックミラー８４２と、青色光が分離された後の光束のうち、赤色光（Ｒ）の成分を反射させて分離するダイクロイックミラー８４３とを有している。また、投射型表示装置１０００は、各色光が入射する３枚の電気光学装置１００（反射型の電気光学装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ）を備えている。さらに、投射型表示装置１０００は、３つの電気光学装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂにて変調された光をダイクロイックミラー８４２、８４３、および偏光ビームスプリッタ８４０にて合成した後、この合成光を投射光学系８５０によりスクリーン８６０に投写する。
【００９２】
また、図１３（ｂ）に示す携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１、スクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての電気光学装置１００を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、電気光学装置１００に表示される画面がスクロールされる。
【００９３】
図１３（ｃ）に示す情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）４０００は、複数の操作ボタン４００１、電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての電気光学装置１００を備えており、電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が電気光学装置１００に表示される。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明を適用した半導体装置の構造を示す断面図である。
【図２】本発明を適用した半導体装置の製造方法の要部を示す工程断面図である。
【図３】本発明を適用した半導体装置の製造方法の要部を示す工程断面図である。
【図４】本発明を適用した半導体装置の製造方法の要部を示す工程断面図である。
【図５】本発明を適用した半導体装置の製造方法の要部を示す工程断面図である。
【図６】半導体層に対して酸素プラズマ照射工程を行なった場合の効果を示す説明図である。
【図７】シリコン膜に対して酸素プラズマ照射を行なった際の照射時間とシリコン膜の電気伝導率との関係を示すグラフである。
【図８】本発明を適用した半導体装置の製造方法において、シリコン膜に対するパターニング工程を表面酸化物除去工程の前に行なった場合に半導体層周辺の構造に及ぼす影響を示す説明図である。
【図９】本発明を適用した電気光学装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電気光学装置を各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電気光学装置に用いた素子基板において相隣接する画素の平面図、およびそのＡ−Ａ′線に相当する位置で電気光学装置を切断したときの断面図である。
【図１２】本発明に係る電気光学装置を用いた電子機器の説明図である。
【図１３】本発明に係る電気光学装置を用いた別の電子機器の説明図である。
【符号の説明】
【００９５】
１ｈ・・チャネル領域、１ｊ・・半導体層、１ｒ・・表面酸化物、１ｓ・・シリコン膜、１ｔ・・高濃度ソース領域、１ｕ・・低濃度ソース領域、１ｖ・・低濃度ドレイン領域、１ｗ・・高濃度ドレイン領域、２ｙ・・ゲート絶縁層、３ｓ・・ゲート電極、７ｓ・・層間絶縁膜、１０ｓ・・基板、１０ｔ・・半導体装置、１１ｐ・・遮光膜、１２ｓ・・下地絶縁膜、２１ｙ・・第１ゲート絶縁層、２２ｙ・・第２ゲート絶縁層、３０、３０ｎ・・Ｎ型の電界効果型トランジスタ、１００・・電気光学装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界効果型トランジスタを備えた半導体装置の製造方法、該製造方法により得た半導体装置、および該半導体装置を備えた電気光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種の電気光学装置のうち、例えば、液晶装置では、基板の表面に画素電極および電界効果型トランジスタが形成された素子基板（半導体装置）と、対向基板とが対向配置されているとともに、素子基板と対向基板との間に電気光学物質としての液晶が保持されている。このような電気光学装置において、電界効果型トランジスタは、駆動用スイッチング素子や画素スイッチング素子などとして用いられている。
【０００３】
電界効果型トランジスタの能動層となる半導体層は、基板上にシリコン膜を堆積させた後、シリコン膜を結晶化する方法が多用されている。このような能動層の形成方法は、基板上に単結晶シリコン層膜を貼り付けたＳＯＩ構造の基板を用いる方法と比較して液晶装置を廉価に製造することができるという利点がある一方、シリコン膜を結晶化すると、結晶化したシリコン膜（ポリシリコン膜）に結晶欠陥が含まれてしまうという欠点がある。かかる結晶欠陥は、電界効果型トランジスタの能動層内において電子や正孔といったキャリアを捕獲する捕獲準位として働くので、電界効果型トランジスタの性能を低下させてしまう。すなわち、ゲート電極に電圧を印加するとＭＯＳキャパシタ容量によって決まるキャリアが半導体層側に誘起されるが、半導体層側に捕獲準位があると、誘起されたキャリアがこれら捕獲準位に捕獲されて伝導に寄与できない。
【０００４】
そこで、特許文献１では、能動層内の結晶欠陥を終端して電気的に略不活性化することを目的として、能動層となるシリコン膜に対して水素プラズマを照射する技術が提案されている。また、特許文献２には、能動層となるシリコン膜に対して酸素プラズマを照射する技術が提案されている。
【特許文献１】特開平９−１１６１６６号公報
【特許文献２】特開２００３−１２４２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術のように、シリコン膜に水素を導入する方法では、温度が３５０℃程度の熱処理を行なっただけで水素がシリコン膜から抜けてしまい、結晶欠陥の終端に寄与しなくなる。このため、水素プラズマ照射後は、３５０℃よりも低温で電界効果型トランジスタを形成しなければならず、例えば、能動層の上層にゲート絶縁層を形成する場合に、８００℃以上の高温でシリコン膜を熱酸化させる方法を採用することができないという問題点がある。
【０００６】
また、特許文献２に記載の技術のように、酸素プラズマ照射を行うと、シリコン膜の表面に酸化シリコンからなる表面酸化物が形成されてしまい、その後に行われるゲート絶縁層の形成工程において、この表面酸化物がシリコン膜とゲート絶縁層との間に良好なＭＯＳ界面を形成することを妨げるという問題点がある。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ポリシリコン膜に含まれる結晶欠陥を電気的に略不活性化させた場合でも、その後の工程での処理温度が限定されることがなく、かつ、能動層とゲート絶縁層との間に良好な界面を形成することができる半導体装置の製造方法を提供することにある。また、かかる製造方法により得た半導体装置、および該半導体装置を備えた電気光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る半導体装置の製造方法は、電界効果型トランジスタの能動層を形成するためのシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程と、前記シリコン膜に酸素プラズマ照射を行う酸素プラズマ照射工程と、前記酸素プラズマ照射工程により前記シリコン膜表面に形成された表面酸化物を除去する表面酸化物除去工程と、前記シリコン膜表面にゲート絶縁層を形成するゲート絶縁層形成工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明において、前記シリコン膜形成工程の後、前記酸素プラズマ照射工程の前に、前記シリコン膜を結晶化させる結晶化工程を有している構成を採用することができる。本発明において、「結晶化」とは、結晶化工程を行なう前の状態で非晶質、結晶質のいずれの状態にあるかにかかわらず、加熱やレーザ照射により誘起される構造変化により結晶を形成することを意味する。
【００１０】
電界効果型トランジスタの能動層にポリシリコン膜を用いる場合、ポリシリコン膜に結晶欠陥が含まれていると、この結晶欠陥が電界効果型トランジスタの能動層内において電子や正孔といったキャリアを捕獲する捕獲準位として働き、電界効果型トランジスタの性能を低下させてしまう。そこで、本発明では、酸素プラズマ照射工程において、ポリシリコン膜に酸素プラズマ照射してポリシリコン膜に含まれている結晶欠陥を電気的に略不活性化させる。従って、電界効果型トランジスタの性能を向上することができる。また、水素プラズマ照射は、酸素プラズマ照射と略同様な効果を有するが、シリコンと水素との結合力は比較的小さい。このため、水素プラズマ照射の場合、その後の工程で温度が３５０℃程度以上の熱処理を行なうと、水素がシリコン膜から抜けて結晶欠陥を略不活性化する効果が消失してしまう。これに対し、酸素とシリコンとの結合力は、シリコンと水素の結合力と比較して大きいため、酸素プラズマ照射による効果は、その後の工程において温度が６００℃以上、さらには８００℃以上の熱処理を行なった場合でも消失しない。それ故、本発明によれば、電界効果型トランジスタの能動層となる結晶化したシリコン膜に含まれる結晶欠陥を略不活性化させた場合でも、その後の工程での処理温度に対する制約がない。また、酸素プラズマ照射を行なった際、シリコン膜表面に酸化シリコンからなる表面酸化物が形成されてしまい、かかる表面酸化物は、シリコン膜とゲート絶縁層との界面の状態を劣化させる。しかるに本発明では、酸素プラズマ照射によりシリコン膜表面に形成された表面酸化物を表面酸化物除去工程により除去する。このため、シリコン膜とゲート絶縁層との間に良好な界面を形成することができるので、電界効果型トランジスタの特性を向上することができる。
【００１１】
本発明において、前記表面酸化物除去工程では、ウエットエッチングにより前記表面酸化物を除去することが好ましい。ウエットエッチングによれば、ドライエッチングに比較してエッチング選択比が大きいので、他の膜をエッチングすることを防止することができる。
【００１２】
本発明において、前記ゲート絶縁層形成工程の前に、前記酸素プラズマ照射工程と前記表面酸化物除去工程とを交互に複数回繰り返すことが好ましい。本願発明者は、繰り返し行なった検討から、酸素プラズマ照射を行なった際にシリコン膜の表面に表面酸化物が形成されると、それ以降の酸素プラズマ照射の効果が低下してしまうという新たな知見を得ている。従って、酸素プラズマ照射工程と表面酸化物除去工程とを交互に複数回繰り返せば、シリコン膜の表面に表面酸化物が存在しない状態で酸素プラズマ照射を行なうことができるので、酸素プラズマ照射の効果が大である。
【００１３】
本発明において、前記シリコン膜形成工程の前に下側絶縁膜を形成する下側絶縁膜形成工程を行なう場合、前記ゲート絶縁層形成工程の前、前記表面酸化物除去工程の後に、前記シリコン膜をパターニングするパターニング工程を行なうことが好ましい。シリコン膜形成工程の前に下側絶縁膜を形成する下側絶縁膜形成工程を行なうと、シリコン膜が下側絶縁膜の表面に形成されることになる。表面酸化物除去工程の前にシリコン膜に対するパターニング工程を行なうと、表面酸化物除去工程の際、下地絶縁膜の一部もエッチングされてしまい、パターニング後のシリコン膜に近接する位置に凹部が形成されてしまう。かかる凹部が存在すると、ゲート電極（ゲート配線）を形成した際、凹部に起因する断部でゲート配線が断線するおそれがある。しかるに、表面酸化物除去工程の後に、シリコン膜をパターニングすれば、かかる断線の発生を防止することができる。
【００１４】
本発明において、前記ゲート絶縁層形成工程は、前記シリコン膜の表面を熱酸化して熱酸化膜を形成する熱酸化工程を備えていることが好ましい。本発明では、シリコン膜の結晶欠陥を略不活性化するにあたって酸素プラズマ照射を利用したため、その後の工程で高温の熱処理を行なっても、酸素プラズマ照射の効果が消失しない。従って、熱酸化によりゲート絶縁層を形成することができ、熱酸化を利用すれば、能動層とゲート絶縁層との間に良好な界面を形成することができる。
【００１５】
本発明において、前記ゲート絶縁層形成工程は、前記熱酸化工程の後に、前記熱酸化膜の上層に酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜を堆積させるゲート絶縁膜堆積工程を備えていることが好ましい。かかる構成を採用すれば、能動層と熱酸化膜とによって界面を形成した状態で、ゲート絶縁層を所望の膜厚とすることができる。
【００１６】
本発明に係る方法により製造した半導体装置は、液晶装置や有機エレクトロルミネッセンス装置などの電気光学装置の素子基板として用いることができ、かかる素子基板は、前記電界効果型トランジスタを介して配線に電気的に接続する画素電極を備えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００１８】
［半導体装置］
（半導体装置の構造）
図１は、本発明を適用した半導体装置の構造を示す断面図である。図１に示す半導体装置１０ｔは、石英基板や耐熱ガラス基板などの透光性の基板１０ｓ上に電界効果型トランジスタ３０ｎを備えており、本形態では、基板１０ｓとして厚さ１．１ｍｍ程度の石英基板が用いられている。なお、半導体装置１０ｔの種類によっては、基板１０ｓとしては、セラミック基板などを用いてもよい。本形態では、基板１０ｓ上に、所定のパターンの遮光膜１１ｐと、下側絶縁膜としての酸化シリコン膜からなる下地絶縁膜１２ｓとが順に形成されており、下地絶縁膜１２ｓの上層に、電界効果型トランジスタ３０ｎの能動層を構成する半導体層１ｊが島状に形成されている。半導体層１ｊは、アモルファスシリコンを６００℃を超える温度で結晶化させたポリシリコン膜（多結晶シリコン膜）からなる。遮光膜１１ｐは、電界効果型トランジスタ３０ｎに光が入射するのを防止する機能を担っている。なお、遮光膜１１ｐに代えて、下側配線などを形成した場合も略同様な構造となる。
【００１９】
本形態において、電界効果型トランジスタ３０ｎは、島状の半導体層１ｊに対して、高濃度ソース領域１ｔ、低濃度ソース領域１ｕ、チャネル領域１ｈ、低濃度ドレイン領域１ｖ、および高濃度ドレイン領域１ｗが形成されたＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を備えている。半導体層１ｊの表面側にはゲート絶縁層２ｙが形成されており、ゲート絶縁層２ｙの表面にゲート電極３ｓが形成されている。
【００２０】
本形態において、ゲート絶縁層２ｙは２層構造になっており、半導体層１ｊに対する熱酸化膜により形成された下側の第１ゲート絶縁層２１ｙと、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などにより堆積された酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜からなる上側の第２ゲート絶縁層２２ｙとを備えている。本形態では、第２ゲート絶縁層２２ｙとして酸化シリコン膜が用いられている。
【００２１】
電界効果型トランジスタ３０ｎの上層側には、層間絶縁膜７ｓが形成されている。層間絶縁膜７ｓの表面にはソース電極６ｒおよびドレイン電極６ｓが形成され、ソース電極６ｒは、層間絶縁膜７ｓおよびゲート絶縁層２ｙに形成されたコンタクトホール７ｔ、２ｔを介して高濃度ソース領域１ｔに電気的に接続している。ドレイン電極６ｓは、層間絶縁膜７ｓおよびゲート絶縁層２ｙに形成されたコンタクトホール７ｔ、２ｔを介して高濃度ソース領域１ｗに電気的に接続している。
【００２２】
（半導体装置の製造方法）
図２〜図５は、本発明を適用した半導体装置１０ｔの製造方法の要部を示す工程断面図である。なお、電界効果型トランジスタ３０ｎは、Ｎチャネル型およびＰチャネル型のいずれの導電型であってもよいが、以下の説明では、電界効果型トランジスタ３０ｎをＮチャネル型として構成する場合を説明する。
【００２３】
本形態の半導体装置１０ｔを製造するにあたっては、まず、図２（ａ）に示すように、まず、基板１０ｓの表面の全面に遮光膜１１ｓを形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ技術により遮光膜１１ｓをパターニングし、電界効果型トランジスタ３０ｎを形成すべき領域に島状の遮光膜１１ｐを形成する。遮光膜１１ｓは、タングステンシリサイド膜をスパッタリング法で堆積させたものである。遮光膜１１ｓの膜厚は１００〜４００ｎｍの範囲であればよく、本例では、２００ｎｍ程度としてある。遮光膜１１ｓとしては、モリブデンやタングステンやタンタルなどの高融点金属、或いは、多結晶シリコンやモリブデンシリサイドなどのシリコン膜やシリサイド膜を用いることもできる。遮光膜１１ｓの成膜方法については、スパッタリング法の他、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、電子ビーム加熱蒸着法などを用いることができる。
【００２４】
次に、図２（ｃ）に示す下側絶縁膜形成工程において、遮光膜１１ｐの表面および基板１０ｓの表面を覆うように下地絶縁膜１２ｓを形成する。本形態において、下地絶縁膜１２ｓは、プラズマＣＶＤ法で成膜した酸化シリコン膜である。
【００２５】
次に、図２（ｄ）〜図４（ａ）を参照して説明する以下の工程により、遮光膜１１ｐが形成されている領域上に、電界効果型トランジスタ３０ｎの能動層を構成するための島状の半導体層１ｊを形成する。
【００２６】
かかる半導体層１ｊの形成工程では、まず、図２（ｄ）に示すシリコン膜形成工程において、下地絶縁膜１２ｓの表面に、減圧気相化学成長法やプラズマＣＶＤ法により、アモルファスのシリコン膜１ｓを堆積させる。シリコン膜１ｓの膜厚は５０ｎｍから７０ｎｍである。
【００２７】
次に、結晶化工程において、非酸化雰囲気中で６００℃から７００℃程度の温度でアモルファスのシリコン膜１ｓに熱処理を行なって、シリコン膜１ｓをポリシリコン膜に結晶化させる。本形態では、かかる熱処理として、６４０℃の窒素雰囲気中にて４時間の熱処理を行なう。
【００２８】
次に、図３（ａ）に示す酸素プラズマ照射工程において、シリコン膜１ｓに対して酸素プラズマ照射ＯＰを行い、結晶化させたシリコン膜１ｓに含まれる結晶欠陥を電気的に終端させて略不活性化する。酸素プラズマ照射ＯＰは、基板１０ｓを１５０℃から４００℃に加熱した状態で５分間から２０分間行なう。酸素プラズマは、平行平板型のプラズマ発生装置に酸素ガスを供給して、酸素雰囲気圧力を４０Ｐａから１００Ｐａ、ＲＦパワーを４００Ｗから１５００Ｗとした状態で発生させる。
【００２９】
かかる酸素プラズマ照射ＯＰを行なうと、図３（ｂ）に示すように、シリコン膜１ｓの表面には、酸化シリコンからなる不必要な表面酸化物１ｒが形成される。従って、本形態では、表面酸化物１ｒを除去する表面酸化物除去工程を行なう。本形態では、１〜２％に希釈したフッ化水素酸水溶液に、シリコン膜１ｓを３０秒間程接触させて、図３（ｃ）に示すように、シリコン膜１ｓの表面から表面酸化物１ｒを除去する。なお、表面酸化物除去工程では、上記のウエットエッチングに代えて、ドライエッチングを行なってもよい。
【００３０】
本形態では、図３（ａ）〜（ｆ）に示すように、酸素プラズマ照射工程と表面酸化物除去工程とを交互に２回ずつ行なう。すなわち、酸素プラズマ照射ＯＰによって形成された表面酸化物１ｒを除去した後に、再度、酸素プラズマ照射ＯＰを行ない、しかる後に、再び表面酸化物１ｒを除去する。
【００３１】
次に、図４（ａ）に示すパターニング工程において、フォトリソグラフィ技術によりシリコン膜１ｓをパターニングし、島状の半導体層１ｊを形成する。かかるパターニング工程では、ウエットエッチングおよびドライエッチングのいずれを用いてもよい。
【００３２】
次に、図４（ｂ）、（ｃ）を参照して説明するゲート絶縁膜形成工程を行なう。本形態では、ゲート絶縁膜形成工程において、まず、図４（ｂ）に示す熱酸化工程において、酸化雰囲気中で半導体層１ｊの表面を８００℃から１０００℃程度の温度に加熱して、半導体層１ｊの表面を熱酸化膜してなる第１ゲート絶縁層２１ｙ（酸化シリコン膜）を形成する。次に、図４（ｃ）に示すゲート絶縁膜堆積工程において、プラズマＣＶＤ法などにより、第１ゲート絶縁層２１ｙおよび下地絶縁膜１２ｓの表面に酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜からなる第２ゲート絶縁層２２ｙを形成する。本形態では、第２ゲート絶縁層２２ｙとして酸化シリコン膜を形成する。
【００３３】
かかる方法によれば、所望の厚さのゲート絶縁層２ｙを形成することができる。また、ゲート絶縁膜形成工程の熱酸化工程において、ポリシリコン膜からなる半導体層１ｊを長時間熱酸化させると、半導体層１ｊの表面に多数の凸部が形成されるので、第１ゲート絶縁層２１ｙの形成にあたっては、半導体層１ｊの熱酸化を短時間で行い、良好な界面を形成する。本例では、熱酸化工程では、９３０℃で１０分間程度の熱酸化により半導体層１ｊに表面に膜厚約１０ｎｍの第１ゲート絶縁層２１ｙを形成する。そして、ゲート絶縁膜堆積工程では、膜厚が１５ｎｍ程度の酸化シリコン膜（第２ゲート絶縁層２２ｙ）をＣＶＤ法により堆積することにより、膜厚が２５ｎｍ程度のゲート絶縁層２ｙを形成する。
【００３４】
次に、図４（ｄ）に示すように、ゲート絶縁層２ｙ上にゲート電極３ｓを形成する。かかるゲート電極３ｓを形成するにあたっては、不純物をドープした多結晶シリコンやタンタルなどの金属からなる導電膜を形成した後、この導電膜をパターニングする。導電膜の形成には、例えば、ＣＶＤ法やスパッタリング法が用いられる。なお、ゲート電極３ｓのパターニング時に、このゲート電極３ｓから延在する配線も併せてパターニング形成する。
【００３５】
次に、図５（ａ）に示すように、ゲート電極３ｓをマスクとして、ゲート電極３ｓの両側から半導体層１ｊにリン（Ｐ）などのＮ型の不純物を低濃度で導入し、低濃度不純物導入領域（低濃度ソース領域１ｕおよび低濃度ドレイン領域１ｖ）を形成する。次に、ゲート電極３ｓの側壁に形成した不図示のサイドウォール膜をマスクにして、リンなどのＮ型の不純物を高濃度で導入して、高濃度不純物導入領域（高濃度ソース領域１ｔおよび高濃度ドレイン領域１ｗ）を形成する。かかる不純物導入工程で不純物が導入されなかった領域はチャネル領域１ｈとなる。高濃度の不純物を導入するにあたっては、ゲート電極３ｓを広めに覆うレジストマスクを用いてもよい。また、斜めインプラ法などを用いて不純物を導入してもよい。
【００３６】
次に、図５（ｂ）に示すように、ゲート電極３ｓの上層側に層間絶縁膜７ｓとして、酸化シリコン膜をＰＥＣＶＤ（Plasma-Enhanced ＣＶＤ）法で５００ｎｍ程度堆積する。次に、８５０℃程度の温度で熱処理を行ない、不純物導入領域（低濃度ソース領域１ｕ、低濃度ドレイン領域１ｖ、高濃度ソース領域１ｔおよび高濃度ドレイン領域１ｗ）中の不純物を活性化させる。
【００３７】
次に、図５（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて層間絶縁膜７ｓにおいて、高濃度ソース領域１ｔおよび高濃度ドレイン領域１ｗと重なる領域の層間絶縁膜７ｓおよびゲート絶縁層２ｙをエッチングし、コンタクトホール７ｔ、２ｔを形成する。次に、コンタクトホール７ｔ、２ｔ内を含む層間絶縁膜７ｓ上に、アルミニウム、タングステンなどの金属をスパッタリング法などで堆積させて導電膜を形成する。次に、この導電膜をパターニングして、ソース電極６ｒ、ドレイン電極６ｓ、および配線を形成する。
【００３８】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本実施の形態の半導体装置１０ｔの製造工程では、結晶化工程により多結晶化させたシリコン膜１ｓに対して酸素プラズマ照射ＯＰを行うため、酸素プラズマがシリコン膜に含まれている結晶欠陥に作用して、シリコン膜１ｓ中の結晶欠陥を電気的に略不活性化することができる。このため、電界効果型トランジスタ３０ｎの能動層（半導体層１ｊ）において、結晶欠陥が電子や正孔といったキャリアを捕獲するのを防止、あるいは抑制することができるので、電界効果型トランジスタ３０ｎの性能を向上することができる。
【００３９】
図６は、シリコン膜１ｓに対して酸素プラズマ照射工程を行なった場合の効果を示す説明図であり、図６（ａ）は、シリコン膜１ｓに対して酸素プラズマ照射工程を行なった場合の電界効果型トランジスタのオン電流分布を示すグラフであり、図６（ｂ）は、酸素プラズマ照射工程を行なわなかった場合のオン電流分布を示すグラフである。図６に示す結果は、ドレイン電圧５Ｖ、ゲート電圧５Ｖの時にソース・ドレイン間を流れる電流である。
【００４０】
例えば、図６（ａ）に示すように、シリコン膜１ｓに対して酸素プラズマ照射ＯＰを行なった場合の電界効果型トランジスタ３０ｎのオン電流のばらつきは約９％であり、小さい。これに対して、図６（ｂ）に示すように、これに対して、シリコン膜１ｓに対して酸素プラズマ照射ＯＰを行なわない場合の電界効果型トランジスタのオン電流のばらつきは約２０％であり、大きい。このように、本形態によれば、電界効果型トランジスタのオン電流のばらつきを大幅に抑制できる。
【００４１】
また、本形態は、酸素プラズマ照射ＯＰによってシリコン膜１ｓの表面に形成された表面酸化物１ｒを除去する酸化シリコン膜除去工程を行なうため、ゲート絶縁層形成工程においては、表面酸化物１ｒを除去した清浄な半導体層１ｊの表面に対して熱酸化を行ない、第１ゲート絶縁層２１ｙを形成する。このため、半導体層１ｊとゲート絶縁層２ｙとの間に良好な界面を形成することができる。
【００４２】
また、シリコン膜１ｓをパターニングして島状の半導体層１ｊを形成する際、シリコン膜１ｓの表面に表面酸化物１ｒが存在しないので、シリコン膜１ｓのエッチングを良好に行なうことができる。
【００４３】
さらに、本形態では、ゲート絶縁層形成工程の前に、酸素プラズマ照射工程と表面酸化物除去工程とを交互に２回繰り返している。このため、図７を参照して以下に説明するように、結晶欠陥を略不活性化させる効果が高い。
【００４４】
図７は、シリコン膜１ｓに対して酸素プラズマ照射を行なった際の照射時間とシリコン膜１ｓの電気伝導率との関係を示すグラフである。図７に示す結果は、結晶化した後のシリコン膜１ｓに対してリンをドープして酸素プラズマ照射ＯＰを行った際の電気伝導率変化である。
【００４５】
図７に示す結果において、曲線ＬＡで示す結果は、酸素プラズマ照射ＯＰを連続して行なったときのシリコン膜１ｓの電気伝導率である。図７において、点ＰＢで示す結果は、酸素プラズマ照射ＯＰを１０分行った後にフッ化水素酸水溶液により表面酸化物１ｒを除去し、再度、酸素プラズマ照射ＯＰを１０分行ったときのシリコン膜１ｓの電気伝導率である。図７において、点ＰＣで示す結果は、酸素プラズマ照射ＯＰを２０分行った後にフッ化水素酸水溶液により表面酸化物１ｒを除去し、再度、酸素プラズマ照射ＯＰを２０分行ったときのシリコン膜１ｓの電気伝導率である。
【００４６】
図７に曲線ＬＡで示す結果から分るように、シリコン膜１ｓに酸素プラズマ照射ＯＰを行なうと、電気伝導率が向上しており、酸素プラズマ照射ＯＰの効果が認められる。しかし、シリコン膜１ｓに酸素プラズマ照射ＯＰを連続して行なうと、照射時間が２０分以上の条件では、照射時間を延長しても、電気伝導率の向上度合いが鈍化する。
【００４７】
これに対して、図７に点ＰＢで示すように、酸素プラズマ照射ＯＰを１０分間行った後にフッ化水素酸水溶液により表面酸化物１ｒを除去し、再度、酸素プラズマ照射ＯＰを１０分間行った場合には、プラズマ照射を２０分間連続して行なったときの曲線ＬＡで示す結果に比較して、電気伝導率が著しく向上している。また、図７に点ＰＣで示すように、酸素プラズマ照射ＯＰを２０分間行った後にフッ化水素酸水溶液により表面酸化物１ｒを除去し、再度、酸素プラズマ照射ＯＰを２０分間行った場合には、プラズマ照射を４０分間連続して行なったときの曲線ＬＡで示す結果に比較して、電気伝導率が著しく向上している。
【００４８】
このように、酸素プラズマ照射ＯＰを行なった場合、シリコン膜１ｓ内に含まれている結晶欠陥を電気的に略不活性化させる作用が、酸素プラズマ照射ＯＰによってシリコン膜１ｓの表面に形成される表面酸化物１ｒによって妨げられていることが分る。従って、酸素プラズマ照射ＯＰによって形成された表面酸化物１ｒを一旦除去した後に、再度、シリコン膜１ｓに酸素プラズマ照射ＯＰを行えば、表面酸化物１ｒによる影響を解消することができるので、シリコン膜１ｓの結晶欠陥を効率よく電気的に略不活性化することができる。
【００４９】
また、本形態では、酸素プラズマ照射ＯＰにより、シリコン膜１ｓの結晶欠陥を略不活性化するため、水素プラズマを利用した場合と違って、その後の工程で高温の熱処理を行なっても、酸素プラズマ照射ＯＰによる効果が消失しない。このため、ゲート絶縁層形成工程では、８００℃以上の温度でシリコン膜１ｓ（シリコン膜）の表面を熱酸化させて第１ゲート絶縁層２１ｙを形成することができる。また、８００℃以上の温度での熱酸化であれば、熱酸化工程が短時間で済むため、半導体層１ｊの表面に凸部が発生しない。それ故、半導体層１ｊとゲート絶縁層２ｙの間に良好な界面を形成することができる。
【００５０】
さらに、ゲート絶縁層形成工程では、熱酸化膜からなる第１ゲート絶縁層２１ｙの上層に堆積法によって酸化シリコン膜からなる第２ゲート絶縁層２２ｙを形成する。このため、熱酸化時間を短くした場合でも、ゲート絶縁層２ｙを所望の膜厚にすることができる。
【００５１】
［別の実施の形態］
図８は、本発明を適用した半導体装置１０ｔの製造方法において、シリコン膜１ｓに対するパターニング工程を表面酸化物除去工程の前に行なった場合に半導体層１ｊ周辺の構造に及ぼす影響を示す説明図である。
【００５２】
上記実施の形態では、シリコン膜１ｓに対するパターニング工程を表面酸化物除去工程の後に行っているが、シリコン膜１ｓをパターニングして半導体層１ｊを得た後、酸素プラズマ照射工程および表面酸化物除去工程を行ってもよい。
【００５３】
但し、シリコン膜１ｓをパターニングした後、表面酸化物除去工程を行なうと、フッ化水素酸水溶液によって半導体層１ｊの表面酸化物１ｒを除去した際、図８に示すように、半導体層１ｊから露出する下地絶縁膜１２ｓも同時にエッチングされて、半導体層１ｊと隣接する部分に段部１２ｅが発生するおそれがある。かかる段部１２ｅが形成されると、後工程でゲート電極３ｓおよびそれから延在するゲート線を形成した際、ゲート線が段部１２ｅで断線するおそれがある。従って、酸素プラズマ照射工程および表面酸化物除去工程については、シリコン膜１ｓに対するパターニング工程を行なう前、すなわち、下地絶縁膜１２ｓが露出していない状態で実施することが好ましい。
【００５４】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、酸素プラズマ照射工程と表面酸化物除去工程とを交互に２回繰り返しているが、これらの各工程は、少なくとも１回行われればよい。また、酸素プラズマ照射工程と表面酸化物除去工程とを交互に３回以上繰り返してもよい。
【００５５】
上記実施の形態では、本形態の電界効果型トランジスタはＮ型であるが、Ｐ型の電界効果型トランジスタを製造する際にも、シリコン膜を結晶化させる結晶化工程の後に酸素プラズマ照射工程および表面酸化物除去工程を行なえば、電界効果型トランジスタの性能を向上することができる。
【００５６】
上記実施の形態では、第２ゲート絶縁層２２ｙが酸化シリコン膜であったが、窒化シリコン膜であってもよい。また、上記実施の形態において、下地絶縁膜１２ｓは、酸化シリコン膜であったが、窒化シリコン膜であってもよい。
【００５７】
上記実施の形態では、ゲート絶縁層２ｙを熱酸化膜からなる第１ゲート絶縁層２１ｙと、堆積させた酸化シリコン膜からなる第２ゲート絶縁層２２ｙの２層構造としたが、熱酸化膜からなる第１ゲート絶縁層２１ｙのみによってゲート絶縁層２ｙを構成してもよい。
【００５８】
［電気光学装置への適用］
図１〜図８を参照して説明した半導体装置およびその製造方法は、例えば、以下に説明する液晶装置などといった電気光学装置の素子基板およびその製造方法として用いることができる。すなわち、以下に説明する電気光学装置の素子基板は、基板上に電界効果型トランジスタが形成された半導体装置として構成されるので、本発明を適用することができる。
【００５９】
（全体構成）
図９は、本発明を適用した電気光学装置（液晶装置）の電気的構成を示すブロック図である。図９に示す電気光学装置１００は液晶パネル１００ｐを有しており、その中央領域に複数の画素１００ａがマトリクス状に配列された画素領域１０ｂを備えている。
【００６０】
かかる液晶パネル１００ｐにおいて、後述する素子基板１０には、画素領域１０ｂの内側で複数本のデータ線６ａおよび複数本の走査線３ａが縦横に延びており、それらの交点に対応する位置に画素１００ａが構成されている。複数の画素１００ａの各々には、画素スイッチング素子としての電界効果型トランジスタ３０および画素電極９ａが形成されている。電界効果型トランジスタ３０のソースにはデータ線６ａが電気的に接続され、電界効果型トランジスタ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続され、電界効果型トランジスタ３０のドレインには画素電極９ａが電気的に接続されている。
【００６１】
素子基板１０において、画素領域１０ｂの外側領域には走査線駆動回路１０４およびデータ線駆動回路１０１が構成されている。データ線駆動回路１０１は各データ線６ａの一端に電気的に接続しており、不図示の画像処理回路から供給される画像信号を各データ線６ａに順次供給する。走査線駆動回路１０４は、各走査線３ａに電気的に接続しており、走査信号を各走査線３ａに順次供給する。
【００６２】
各画素１００ａにおいて、画素電極９ａは、後述する対向基板に形成された共通電極と液晶を介して対向し、液晶容量５０ａを構成している。また、各画素１００ａには、液晶容量５０ａで保持される画像信号がリークするのを防ぐために、液晶容量５０ａと並列に保持容量６０が付加されている。本形態では、保持容量６０を構成するために、走査線３ａと並列するように容量線３ｂが形成されており、かかる容量線３ｂは共通電位線に接続され、所定の電位に保持されている。なお、保持容量６０は前段の走査線３ａとの間に形成される場合もある。
【００６３】
（液晶パネルおよび素子基板の構成）
図１０（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電気光学装置１００の液晶パネル１００ｐを各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、電気光学装置１００の液晶パネル１００ｐでは、所定の隙間を介して素子基板１０と対向基板２０とが所定の隙間を介してシール材１０７によって貼り合わされており、シール材１０７は対向基板２０の縁に沿うように配置されている。シール材１０７は、光硬化樹脂や熱硬化性樹脂などからなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。
【００６４】
素子基板１０において、シール材１０７の外側領域では、素子基板１０の一辺に沿ってデータ線駆動回路１０１および複数の端子１０２が形成されており、この一辺に隣接する一辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、素子基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための上下導通材１０９が形成されている。
【００６５】
詳しくは後述するが、素子基板１０には、画素電極９ａがマトリクス状に形成されている。これに対して、対向基板２０には、シール材１０７の内側領域に遮光性材料からなる額縁１０８が形成され、その内側が画像表示領域１０ａとされている。また、対向基板２０では、素子基板１０の画素電極９ａの縦横の境界領域と対向する領域にブラックマトリクス、あるいはブラックストライプなどと称せられる遮光膜２３が形成され、その上層側には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜からなる共通電極２５が形成されている。なお、画素領域１０ｂには、額縁１０８と重なる領域にダミーの画素が構成される場合があり、この場合、画素領域１０ｂのうち、ダミー画素を除いた領域が画像表示領域１０ａとして利用されることになる。
【００６６】
このように形成した電気光学装置１００は、後述するモバイルコンピュータ、携帯電話機、液晶テレビ、投射型表示装置などといった電子機器のカラー表示装置として用いることができ、この場合、対向基板２０には、カラーフィルタ（図示せず）や保護膜が形成される。また、対向基板２０および素子基板１０の光入射側の面あるいは光出射側には、使用する液晶５０の種類、すなわち、ＴＮ（ツイステッドネマティック）モード、ＳＴＮ（スーパーＴＮ）モード等々の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の向きに配置される。
【００６７】
電気光学装置１００は、透過型に限らず、反射型および半透過反射型として構成される場合があり、この場合、例えば、素子基板１０には光反射層が形成される。電気光学装置１００は、後述する投射型表示装置（液晶プロジェクタ）において、ＲＧＢ用のライトバルブとして用いることができる。この場合、ＲＧＢ用の各電気光学装置１００の各々には、ＲＧＢ色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された各色の光が投射光として各々入射されることになるので、カラーフィルタは形成されない。また、対向基板２０に対して、各画素に対応するようにマイクロレンズを形成すれば、入射光の画素電極９ａに対する集光効率を高めることができるので、明るい表示を行うことができる。さらにまた、対向基板２０に何層もの屈折率の異なる干渉層を積層することにより、光の干渉作用を利用して、ＲＧＢ色をつくり出すダイクロイックフィルタを形成してもよい。このダイクロイックフィルタ付きの対向基板によれば、より明るいカラー表示を行うことができる。
【００６８】
（各画素の構成）
図１１（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電気光学装置１００に用いた素子基板１０において相隣接する画素の平面図、およびそのＡ−Ａ′線に相当する位置で電気光学装置１００を切断したときの断面図である。
【００６９】
図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、素子基板１０には、石英基板や耐熱ガラス基板などからなる透光性基板１０ｄの表面に、所定形状に形成された遮光膜１１と、シリコン酸化膜などからなる下地絶縁膜１２が形成されているとともに、その表面側にはＮ型の電界効果型トランジスタ３０が形成されている。電界効果型トランジスタ３０は、結晶化したポリシリコン層からなる島状の半導体層１ａに対して、チャネル領域１ｇ、低濃度ソース領域１ｂ、高濃度ソース領域１ｄ、低濃度ドレイン領域１ｃ、および高濃度ドレイン領域１ｅが形成されたＬＤＤ構造を備えている。また、半導体層１ａの表面側にゲート絶縁層２ｙが形成されており、ゲート絶縁層２ｙの表面にゲート電極（走査線３ａ）が形成されている。なお、チャネル領域１ｇは必要に応じてチャネルドープされている。
【００７０】
ここで、電界効果型トランジスタ３０および半導体層１ａは各々、図１〜８を参照して説明した電界効果型トランジスタ３０ｎおよび半導体層１ｊに相当する。
【００７１】
電界効果型トランジスタ３０の上層側には、層間絶縁膜７、８が形成されている。層間絶縁膜７の表面にはデータ線６ａおよびドレイン電極６ｂが形成され、データ線６ａは、層間絶縁膜７に形成されたコンタクトホール７ａを介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続している。また、ドレイン電極６ｂは、層間絶縁膜７に形成されたコンタクトホール７ｂを介して高濃度ドレイン領域１ｅに電気的に接続している。層間絶縁膜８の表面にはＩＴＯ膜からなる画素電極９ａが形成されている。画素電極９ａは、層間絶縁膜８に形成されたコンタクトホール８ａを介してドレイン電極６ｂに電気的に接続している。画素電極９ａの表面側にはポリイミド膜からなる配向膜１６が形成されている。また、高濃度ドレイン領域１ｅからの延設部分１ｆ（下電極）に対しては、ゲート絶縁層２ｙと同時形成された絶縁層（誘電体膜）を介して、走査線３ａと同層の容量線３ｂが上電極として対向することにより、保持容量６０が構成されている。
【００７２】
このように構成した素子基板１０と対向基板２０とは、画素電極９ａと共通電極２５とが対面するように配置され、かつ、これらの基板間には、前記のシール材１０７（図７（ａ）、（ｂ）参照）により囲まれた空間内に電気光学物質としての液晶５０が封入されている。液晶５０は、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で配向膜１６、２４により所定の配向状態をとる。液晶５０は、例えば一種または数種のネマティック液晶を混合したものなどからなる。
【００７３】
このような電気光学装置１００では、表示に寄与する画素電極９ａの面積を大きくするために、画素スイッチング素子としての電界効果型トランジスタ３０のサイズを小さくする必要がある。このため、電界効果型トランジスタ３０のチャネルの大きさと半導体層１ａを形成するシリコンの結晶粒の大きさが同程度になり、個々の電界効果型トランジスタ３０毎に半導体層１ａに含まれる結晶欠陥の数にばらつきが生じる。かかるばらつきは、電界効果型トランジスタ３０の特性ばらつきや、特性低下の原因となる。しかるに本発明では、図１〜図８を参照して説明したように、電界効果型トランジスタ３０の製造工程で酸素プラズマ照射ＯＰを行うことにより結晶欠陥を電気的に略不活性化させているので、り、電界効果型トランジスタ３０の特性ばらつきや、特性低下が発生しない。また、半導体層１ａでは、酸素プラズマ照射ＯＰにより形成された表面酸化物１ｒ（図３参照）が除去されている。このため、半導体層１ａとゲート絶縁層２ｙとの間に良好な界面を形成することができるので、電界効果型トランジスタ３０の特性を向上することができる。
【００７４】
また、電界効果型トランジスタ３０ｎの半導体層１ａの下層側には遮光膜１１が形成されているので、半導体層１ａに対して光の侵入が防止されている。従って、迷光強度の強い高輝度光源を用いる場合でも、光の影響を受けることなく、安定して動作する電気光学装置となる。
【００７５】
［半導体装置のその他の構成例］
上記形態では、本発明に係る電気光学装置として液晶装置を例に説明したが、有機エレクトロルミネッセンス装置でも、電界効果型トランジスタが画素スイッチング素子として用いられていることから、本発明に係る半導体装置は、有機エレクトロルミネッセンス装置の素子基板として用いてもよい。また、本発明に係る半導体装置は、上記の電気光学装置の他、撮像装置に用いる素子基板などとして用いることもできる。
【００７６】
［電子機器への搭載例］
図１２および図１３は、本発明を適用した電気光学装置を用いた電子機器の説明図である。まず、本発明に係る電気光学装置１００を透過型の液晶装置として構成した場合、図１２（ａ）に示す投射型表示装置のライトバルブとして用いることができる。また、図１２（ａ）に示す投射型表示装置は、図１２（ｂ）に示すリア型プロジェクタなどに用いることができる。
【００７７】
図１２（ａ）に示す投射型表示装置１１０は、光源１１２、ダイクロイックミラー１１３、１１４、およびリレー系１２０などを備えた光源部１４０と、液晶ライトバルブ１１５〜１１７（透過型の電気光学装置１００）と、クロスダイクロイックプリズム１１９（合成光学系）と、投射光学系１１８とを備えている。
【００７８】
光源１１２は、赤色光、緑色光および青色光を含む光を供給する超高圧水銀ランプで構成されている。ダイクロイックミラー１１３は、光源１１２からの赤色光を透過させると共に緑色光および青色光を反射する構成となっている。また、ダイクロイックミラー１１４は、ダイクロイックミラー１１３で反射された緑色光および青色光のうち青色光を透過させると共に緑色光を反射する構成となっている。このように、ダイクロイックミラー１１３、１１４は、光源１１２から出射した光を赤色光と緑色光と青色光とに分離する色分離光学系を構成する。
【００７９】
ここで、ダイクロイックミラー１１３と光源１１２との間には、インテグレータ１２１および偏光変換素子１２２が光源１１２から順に配置されている。インテグレータ１２１は、光源１１２から照射された光の照度分布を均一化する構成となっている。また、偏光変換素子１２２は、光源１１２からの光を例えばｓ偏光のような特定の振動方向を有する偏光にする構成となっている。
【００８０】
液晶ライトバルブ１１５は、ダイクロイックミラー１１３を透過して反射ミラー１２３で反射した赤色光を画像信号に応じて変調する透過型の電気光学装置である。液晶ライトバルブ１１５は、λ／２位相差板１１５ａ、第１偏光板１１５ｂ、液晶パネル１１５ｃおよび第２偏光板１１５ｄを備えている。ここで、液晶ライトバルブ１１５に入射する赤色光は、ダイクロイックミラー１１３を透過しても光の偏光は変化しないことから、ｓ偏光のままである。
【００８１】
λ／２位相差板１１５ａは、液晶ライトバルブ１１５に入射したｓ偏光をｐ偏光に変換する光学素子である。また、第１偏光板１１５ｂは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる偏光板である。そして、液晶パネル１１５ｃは、ｐ偏光を画像信号に応じた変調によってｓ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。さらに、第２偏光板１１５ｄは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる偏光板である。したがって、液晶ライトバルブ１１５は、画像信号に応じて赤色光を変調し、変調した赤色光をクロスダイクロイックプリズム１１９に向けて射出する構成となっている。
【００８２】
なお、λ／２位相差板１１５ａおよび第１偏光板１１５ｂは、偏光を変換させない透光性のガラス板１１５ｅに接した状態で配置されており、λ／２位相差板１１５ａおよび第１偏光板１１５ｂが発熱によって歪むのを回避することができる。
【００８３】
液晶ライトバルブ１１６は、ダイクロイックミラー１１３で反射した後にダイクロイックミラー１１４で反射した緑色光を画像信号に応じて変調する透過型の電気光学装置である。そして、液晶ライトバルブ１１６は、液晶ライトバルブ１１５と同様に、第１偏光板１１６ｂ、液晶パネル１１６ｃおよび第２偏光板１１６ｄを備えている。液晶ライトバルブ１１６に入射する緑色光は、ダイクロイックミラー１１３、１１４で反射されて入射するｓ偏光である。第１偏光板１１６ｂは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる偏光板である。また、液晶パネル１１６ｃは、ｓ偏光を画像信号に応じた変調によってｐ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。そして、第２偏光板１１６ｄは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる偏光板である。したがって、液晶ライトバルブ１１６は、画像信号に応じて緑色光を変調し、変調した緑色光をクロスダイクロイックプリズム１１９に向けて射出する構成となっている。
【００８４】
液晶ライトバルブ１１７は、ダイクロイックミラー１１３で反射し、ダイクロイックミラー１１４を透過した後でリレー系１２０を経た青色光を画像信号に応じて変調する透過型の電気光学装置である。そして、液晶ライトバルブ１１７は、液晶ライトバルブ１１５、１１６と同様に、λ／２位相差板１１７ａ、第１偏光板１１７ｂ、液晶パネル１１７ｃおよび第２偏光板１１７ｄを備えている。ここで、液晶ライトバルブ１１７に入射する青色光は、ダイクロイックミラー１１３で反射してダイクロイックミラー１１４を透過した後にリレー系１２０の後述する２つの反射ミラー１２５ａ、１２５ｂで反射することから、ｓ偏光となっている。
【００８５】
λ／２位相差板１１７ａは、液晶ライトバルブ１１７に入射したｓ偏光をｐ偏光に変換する光学素子である。また、第１偏光板１１７ｂは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる偏光板である。そして、液晶パネル１１７ｃは、ｐ偏光を画像信号に応じた変調によってｓ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。さらに、第２偏光板１１７ｄは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる偏光板である。したがって、液晶ライトバルブ１１７は、画像信号に応じて青色光を変調し、変調した青色光をクロスダイクロイックプリズム１１９に向けて射出する構成となっている。なお、λ／２位相差板１１７ａおよび第１偏光板１１７ｂは、ガラス板１１７ｅに接した状態で配置されている。
【００８６】
リレー系１２０は、リレーレンズ１２４ａ、１２４ｂと反射ミラー１２５ａ、１２５ｂとを備えている。リレーレンズ１２４ａ、１２４ｂは、青色光の光路が長いことによる光損失を防止するために設けられている。ここで、リレーレンズ１２４ａは、ダイクロイックミラー１１４と反射ミラー１２５ａとの間に配置されている。また、リレーレンズ１２４ｂは、反射ミラー１２５ａ、１２５ｂの間に配置されている。反射ミラー１２５ａは、ダイクロイックミラー１１４を透過してリレーレンズ１２４ａから出射した青色光をリレーレンズ１２４ｂに向けて反射するように配置されている。また、反射ミラー１２５ｂは、リレーレンズ１２４ｂから出射した青色光を液晶ライトバルブ１１７に向けて反射するように配置されている。
【００８７】
クロスダイクロイックプリズム１１９は、２つのダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂをＸ字型に直交配置した色合成光学系である。ダイクロイック膜１１９ａは青色光を反射して緑色光を透過する膜であり、ダイクロイック膜１１９ｂは赤色光を反射して緑色光を透過する膜である。したがって、クロスダイクロイックプリズム１１９は、液晶ライトバルブ１１５〜１１７のそれぞれで変調された赤色光と緑色光と青色光とを合成し、投射光学系１１８に向けて射出するように構成されている。
【００８８】
なお、液晶ライトバルブ１１５、１１７からクロスダイクロイックプリズム１１９に入射する光はｓ偏光であり、液晶ライトバルブ１１６からクロスダイクロイックプリズム１１９に入射する光はｐ偏光である。このようにクロスダイクロイックプリズム１１９に入射する光を異なる種類の偏光としていることで、クロスダイクロイックプリズム１１９において各液晶ライトバルブ１１５〜１１７から入射する光を有効に合成できる。ここで、一般に、ダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂはｓ偏光の反射特性に優れている。このため、ダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂで反射される赤色光および青色光をｓ偏光とし、ダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂを透過する緑色光をｐ偏光としている。投射光学系１１８は、投影レンズ（図示略）を有しており、クロスダイクロイックプリズム１１９で合成された光をスクリーン１１１に投射するように構成されている。
【００８９】
図１２（ｂ）に示すように、投射型表示装置１１０をリア型プロジェクタ２００に搭載した場合には、反射鏡２０１、２０２によりスクリーン２０３に画像が表示される。リア型プロジェクタ２００では、液晶ライトバルブ１１５、１１６、１１７に侵入する光の強度が極めて高いので、その迷光の強度は高い。しかるに本発明の電気光学装置１００では、電界効果型トランジスタ３０ｎの半導体層１ａの下層側には遮光膜１１が形成されているので、半導体層１ａに対して迷光の侵入が防止されている。従って、迷光強度の強い高輝度光源を用いた場合でも、安定した動作を得ることができる。また、電界効果型トランジスタ３０に性能のばらつきや、特性の低下がないので、出力画像の高画質化を実現することができる。
【００９０】
次に、本発明に係る電気光学装置１００を反射型の液晶装置として構成した場合、図１３（ａ）に示す投射型表示装置のライトバルブとして用いることができる。また、本発明に係る電気光学装置１００は、図１３（ｂ）、（ｃ）に示す直視型表示装置として利用することもきる。
【００９１】
図１３（ａ）に示す投射型表示装置１０００は、システム光軸Ｌに沿って配置した光源部８１０、インテグレータレンズ８２０および偏光変換素子８３０を備えた偏光照明装置８００と、この偏光照明装置８００から出射されたＳ偏光光束をＳ偏光光束反射面８４１により反射させる偏光ビームスプリッタ８４０と、偏光ビームスプリッタ８４０のＳ偏光光束反射面８４１から反射された光のうち、青色光（Ｂ）の成分を分離するダイクロイックミラー８４２と、青色光が分離された後の光束のうち、赤色光（Ｒ）の成分を反射させて分離するダイクロイックミラー８４３とを有している。また、投射型表示装置１０００は、各色光が入射する３枚の電気光学装置１００（反射型の電気光学装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ）を備えている。さらに、投射型表示装置１０００は、３つの電気光学装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂにて変調された光をダイクロイックミラー８４２、８４３、および偏光ビームスプリッタ８４０にて合成した後、この合成光を投射光学系８５０によりスクリーン８６０に投写する。
【００９２】
また、図１３（ｂ）に示す携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１、スクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての電気光学装置１００を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、電気光学装置１００に表示される画面がスクロールされる。
【００９３】
図１３（ｃ）に示す情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）４０００は、複数の操作ボタン４００１、電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての電気光学装置１００を備えており、電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が電気光学装置１００に表示される。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明を適用した半導体装置の構造を示す断面図である。
【図２】本発明を適用した半導体装置の製造方法の要部を示す工程断面図である。
【図３】本発明を適用した半導体装置の製造方法の要部を示す工程断面図である。
【図４】本発明を適用した半導体装置の製造方法の要部を示す工程断面図である。
【図５】本発明を適用した半導体装置の製造方法の要部を示す工程断面図である。
【図６】半導体層に対して酸素プラズマ照射工程を行なった場合の効果を示す説明図である。
【図７】シリコン膜に対して酸素プラズマ照射を行なった際の照射時間とシリコン膜の電気伝導率との関係を示すグラフである。
【図８】本発明を適用した半導体装置の製造方法において、シリコン膜に対するパターニング工程を表面酸化物除去工程の前に行なった場合に半導体層周辺の構造に及ぼす影響を示す説明図である。
【図９】本発明を適用した電気光学装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電気光学装置を各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電気光学装置に用いた素子基板において相隣接する画素の平面図、およびそのＡ−Ａ′線に相当する位置で電気光学装置を切断したときの断面図である。
【図１２】本発明に係る電気光学装置を用いた電子機器の説明図である。
【図１３】本発明に係る電気光学装置を用いた別の電子機器の説明図である。
【符号の説明】
【００９５】
１ｈ・・チャネル領域、１ｊ・・半導体層、１ｒ・・表面酸化物、１ｓ・・シリコン膜、１ｔ・・高濃度ソース領域、１ｕ・・低濃度ソース領域、１ｖ・・低濃度ドレイン領域、１ｗ・・高濃度ドレイン領域、２ｙ・・ゲート絶縁層、３ｓ・・ゲート電極、７ｓ・・層間絶縁膜、１０ｓ・・基板、１０ｔ・・半導体装置、１１ｐ・・遮光膜、１２ｓ・・下地絶縁膜、２１ｙ・・第１ゲート絶縁層、２２ｙ・・第２ゲート絶縁層、３０、３０ｎ・・Ｎ型の電界効果型トランジスタ、１００・・電気光学装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界効果型トランジスタの能動層を形成するためのシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程と、
前記シリコン膜に酸素プラズマ照射を行う酸素プラズマ照射工程と、
前記酸素プラズマ照射工程により前記シリコン膜表面に形成された表面酸化物を除去する表面酸化物除去工程と、
前記シリコン膜表面にゲート絶縁層を形成するゲート絶縁層形成工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記シリコン膜形成工程の後、前記酸素プラズマ照射工程の前に、前記シリコン膜を結晶化させる結晶化工程を有していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記表面酸化物除去工程では、ウエットエッチングにより前記表面酸化物を除去することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記ゲート絶縁層形成工程の前に、前記酸素プラズマ照射工程と前記表面酸化物除去工程とを交互に複数回繰り返すことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記シリコン膜形成工程の前に下側絶縁膜を形成する下側絶縁膜形成工程と、
前記ゲート絶縁層形成工程の前、前記表面酸化物除去工程の後に、前記シリコン膜をパターニングするパターニング工程を有していることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記ゲート絶縁層形成工程は、前記シリコン膜の表面を熱酸化して熱酸化膜を形成する熱酸化工程を備えていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記ゲート絶縁層形成工程は、前記熱酸化工程の後に、前記熱酸化膜の上層に酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜を堆積させるゲート絶縁膜堆積工程を備えていることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の製造方法により製造したことを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置を備えた電気光学装置であって、
前記半導体装置は、前記電界効果型トランジスタを介して配線に電気的に接続する画素電極を備えた素子基板であることを特徴とする電気光学装置。
【請求項１】
電界効果型トランジスタの能動層を形成するためのシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程と、
前記シリコン膜に酸素プラズマ照射を行う酸素プラズマ照射工程と、
前記酸素プラズマ照射工程により前記シリコン膜表面に形成された表面酸化物を除去する表面酸化物除去工程と、
前記シリコン膜表面にゲート絶縁層を形成するゲート絶縁層形成工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記シリコン膜形成工程の後、前記酸素プラズマ照射工程の前に、前記シリコン膜を結晶化させる結晶化工程を有していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記表面酸化物除去工程では、ウエットエッチングにより前記表面酸化物を除去することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記ゲート絶縁層形成工程の前に、前記酸素プラズマ照射工程と前記表面酸化物除去工程とを交互に複数回繰り返すことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記シリコン膜形成工程の前に下側絶縁膜を形成する下側絶縁膜形成工程と、
前記ゲート絶縁層形成工程の前、前記表面酸化物除去工程の後に、前記シリコン膜をパターニングするパターニング工程を有していることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記ゲート絶縁層形成工程は、前記シリコン膜の表面を熱酸化して熱酸化膜を形成する熱酸化工程を備えていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記ゲート絶縁層形成工程は、前記熱酸化工程の後に、前記熱酸化膜の上層に酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜を堆積させるゲート絶縁膜堆積工程を備えていることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の製造方法により製造したことを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置を備えた電気光学装置であって、
前記半導体装置は、前記電界効果型トランジスタを介して配線に電気的に接続する画素電極を備えた素子基板であることを特徴とする電気光学装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１０９０３０（Ｐ２０１０−１０９０３０Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７７８１４（Ｐ２００８−２７７８１４）
【出願日】平成２０年１０月２９日（２００８．１０．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２９日（２００８．１０．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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